DE69300304T2 - Coverable, heat-curable solutions made from a prepolymer binder modified with reactive thinner. - Google Patents
Coverable, heat-curable solutions made from a prepolymer binder modified with reactive thinner.Info
- Publication number
- DE69300304T2 DE69300304T2 DE69300304T DE69300304T DE69300304T2 DE 69300304 T2 DE69300304 T2 DE 69300304T2 DE 69300304 T DE69300304 T DE 69300304T DE 69300304 T DE69300304 T DE 69300304T DE 69300304 T2 DE69300304 T2 DE 69300304T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- further characterized
- abrasive
- group
- resin
- thermally curable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
- C04B35/634—Polymers
- C04B35/63448—Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B35/63472—Condensation polymers of aldehydes or ketones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
- B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
- B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
- B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
- C04B35/634—Polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
- C04B35/634—Polymers
- C04B35/63448—Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B35/63488—Polyethers, e.g. alkylphenol polyglycolether, polyethylene glycol [PEG], polyethylene oxide [PEO]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G12/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
- C08G12/02—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes
- C08G12/40—Chemically modified polycondensates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08G8/28—Chemically modified polycondensates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
- C09K3/1418—Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1409—Abrasive particles per se
- C09K3/1427—Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by melting, at least partially, e.g. with a binder
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Schleifmittel, die ein Bindemittel verwenden, das Schleifkörner an eine Unterlageschicht, an Fasern einer faserigen Matte oder an einer geformten Masse befestigt, und Verfahren zur Herstellung der Schleifmittel unter Verwendung einer Bindemittelprepolymerlösung, die einen Reaktivverdünner enthält.The present invention relates to abrasives that use a binder that attaches abrasive grains to a backing layer, to fibers of a fibrous mat, or to a molded mass, and to methods for making the abrasives using a binder prepolymer solution containing a reactive diluent.
Schleifmittel können als beschichtete, gebundene und nichtgewebte Schleifmittel eingeordnet werden. Beschichtete Schleifmittel umfassen im allgemeinen eine biegsame Unterlage, auf die eine Schleifbeschichtung angebracht ist, die Schleifkörner und ein Bindemittel umfaßt. Die Unterlage kann aus Papier, Stoff, Folie, Vulkanfiber, usw. oder einer Kombination von einem oder mehrerer dieser Stoffe oder aufbereiteten Ausführungen davon, ausgewählt werden. Die Schleifkörner können aus Flintstein, Granat, Aluminiumoxid, Tonerde-Zirkonerde, keramischem Aluminiumoxid, Diamant, Siliciumcarbid, usw. erzeugt werden. Die Bindemittel umfassen im allgemeinen gehärtete Abwandlungen von Hautleim oder Firnis oder ein oder mehrere Harze, z.B. phenolische-, Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd-, Urethan-, Epoxid- und Acrylharze. Phenolische Harze schließen Harze des Phenol-Aldehydtyps ein.Abrasives can be classified as coated, bonded and nonwoven. Coated abrasives generally comprise a flexible backing having applied thereto an abrasive coating comprising abrasive grains and a binder. The backing can be selected from paper, cloth, foil, vulcanized fiber, etc., or a combination of one or more of these materials or refined versions thereof. The abrasive grains can be made from flint, garnet, alumina, alumina-zirconia, ceramic alumina, diamond, silicon carbide, etc. The binders generally comprise hardened variations of hide glue or varnish or one or more resins, e.g., phenolic, urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde, urethane, epoxy and acrylic resins. Phenolic resins include phenol-aldehyde type resins.
Nichtgewebte Schleifmittel umfassen typischerweise eine faserige Matte aus Fasern, die auf mindestens einem Teil ihrer Oberfläche eine Schleifbeschichtung besitzt, die Schleifkörner und ein Bindemittel umfaßt. Die Fasern können aus verschiedenen Polymeren, einschließlich Polyamiden, Polyestern, Polypropylen, Polyethylen und verschiedenen Copolymeren erzeugt werden. In der Natur vorkommende Fasern, wie Baumwolle, Wolle, Bastfasern und verschiedene Tierhaare können auch geeignet sein.Nonwoven abrasives typically comprise a fibrous mat of fibers having an abrasive coating on at least a portion of its surface comprising abrasive grains and a binder. The fibers may be made from various polymers including polyamides, polyesters, polypropylene, polyethylene and various copolymers. Naturally occurring fibers such as cotton, wool, bast fibers and various animal hairs may also be suitable.
Für beschichtete und nichtgewebte Schleifmittel kann eine "Belagsbildung" aus einer Bindemittelprepolymerlösung verwendet werden, die ein oder mehrere der vorstehend genannten Harze einschließt, wobei sowohl die Schleifkörner an die Unterlage befestigt werden, wenn das Harz gehärtet wird, als auch die Schleifkörner auf der Unterlage oder über die erhabene faserige Matte ausgerichtet werden. Ein "Leimbelag" aus einem harzartigen Bindemittelmaterial kann über die Belagsbildung und die Schleifkörner aufgetragen werden, wobei die Schleifkörner fest an die Unterlage oder die faserige Matte gebunden werden. Das Harz des Leimbelags kann das gleiche, wie das für die Belagsbildung verwendete Harz, oder ein anderes Material sein.For coated and nonwoven abrasives, a "coating" of a binder prepolymer solution including one or more of the above-mentioned resins may be used, both to attach the abrasive grains to the backing when the resin is cured and to align the abrasive grains on the backing or across the raised fibrous mat. A "size coating" of a resinous binder material may be applied over the coating and the abrasive grains, firmly bonding the abrasive grains to the backing or fibrous mat. The resin of the glue coating can be the same as that used to form the coating or a different material.
Bei der Herstellung von beschichteten und nichtgewebten Schleifmitteln werden die Belagsbildung und die Schleifkörner gewöhnlich zuerst auf die Unterlage oder die erhabenen faserigen Matten aufgetragen, die Belagsbildung partiell gehärtet, danach wird der Leimbelag aufgetragen und schließlich werden die Belagsbildung und der Leimbelag vollständig ausgehärtet.In the manufacture of coated and nonwoven abrasives, the coating and abrasive grains are usually first applied to the backing or raised fibrous mats, the coating is partially cured, then the size coating is applied, and finally the coating and size coating are fully cured.
Im allgemeinen stellen Bindemittel, die thermisch gehärtete Harze einschließen, Schleifmittel bereit, die ausgezeichnete Eigenschaften, wie die Wärmebeständigkeit, besitzen. Um die Harzprepolymere beschichtungsfähig zu machen, die geeigneten Beschichtungsviskositäten zu erhalten und fehlerfreie Beschichtungen zu erhalten, wird zu den ungehärteten Harzen üblicherweise ein Lösungsmittel zugegeben.In general, binders that include thermally cured resins provide abrasives that have excellent properties such as heat resistance. To render the resin prepolymers coatable, to obtain the appropriate coating viscosities, and to obtain defect-free coatings, a solvent is usually added to the uncured resins.
Wenn Polyester- oder Celluloseunterlagen oder erhabene faserartige Matten dieser Fasern verwendet werden, ist die Härtungstemperatur manchmal auf 130ºC begrenzt. Bei dieser Temperatur erfordert die lange Härtungszeit zusammen mit der Entfernung des Lösungsmittels die Verwendung von eingegrenzten ausgehärteten Bereichen. Nachteile von eingegrenzten ausgehärteten Bereichen schließen die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), wie organischen Lösungsmitteln, nicht umgesetzten Harzprepolymeren, wie Phenol und Formaldehyd, und dergleichen ein.When polyester or cellulose backings or raised fibrous mats of these fibers are used, the curing temperature is sometimes limited to 130ºC. At this temperature, the long curing time together with solvent removal requires the use of confined cured areas. Disadvantages of confined cured areas include the emission of volatile organic compounds (VOCs) such as organic solvents, unreacted resin prepolymers such as phenol and formaldehyde, and the like.
Unter den vielen thermisch härtbaren Harzen, einschließlich phenolischen Harzen, Harnstoff-Aldehyd-Harzen, Urethanharzen, Melaminharzen, Epoxidharzen und Alkylharzen werden phenolische Harze, wegen ihrer thermischen Eigenschaften, der Verfügbarkeit, der niedrigen Kosten und der leichten Handhabung in großem Umfang zur Herstellung von Schleifmitteln verwendet. Obwohl phenolische Harze hier besprochen werden, wird Fachleuten im Fachgebiet klar sein, daß die hier besprochenen Merkmale auf andere thermisch härtbare Harze, wie die, die vorstehend genannt wurden, anwendbar sind. Die gegenwärtig in größtem Ausmaß zur Herstellung phenolischer Harze verwendeten Monomere sind Phenol und Formaldehyd. Weitere wichtige phenolische Ausgangsstoffe sind die alkyl- substituierten Phenole, einschließlich Kresole, Xylenole, p-tert-Butylphenol, p-Phenylphenol und Nonylphenol. Diphenole, z.B. Resorcin (1,3-Benzoldiol) und Bisphenol-A (Bis- A oder 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan) werden für Anwendungen, die besondere Eigenschaften erfordern, in geringerem Ausmaß gebraucht.Among the many thermally curable resins, including phenolic resins, urea-aldehyde resins, urethane resins, melamine resins, epoxy resins and alkyl resins, phenolic resins are widely used to make abrasives because of their thermal properties, availability, low cost and ease of handling. Although phenolic resins are discussed here, it will be apparent to those skilled in the art that the characteristics discussed here are applicable to other thermally curable resins such as those mentioned above. The monomers currently used most extensively to make phenolic resins are phenol and formaldehyde. Other important phenolic starting materials are the alkyl-substituted phenols, including cresols, xylenols, p-tert-butylphenol, p-phenylphenol and nonylphenol. Diphenols, e.g. resorcinol (1,3-benzenediol) and bisphenol-A (bis-A or 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane) are used to a lesser extent for applications that require special properties.
Es gibt zwei verschiedene Grundtypen von phenolischen Harzen: die phenolischen Resol- und die Novolakharze. Die Zunahme des Molekulargewichts und das Härten von phenolischen Resolharzen werden durch alkalische Katalysatoren katalysiert. Das Molverhältnis von Aldehyd zur phenolischen Komponente beträgt größer als oder gleich 1,0, typischerweise liegt es zwischen 1,0 und 3,0. Bei der Herstellung von Klebebeschichtungen für nichtgewebte und beschichtete Schleifmittel besitzt eine Standardzusammensetzung des Ausgangsstoffs des phenolischen Harzes 70% Feststoffe des Kondensats eines 1,96 : 1,0 Formaldehyd : Phenol-Gemisches dem 2% Kaliumhydroxid, basierend auf dem Gewicht des Phenols, als Katalysator zugesetzt ist. Die phenolische Harzzusammensetzung besitzt typischerweise 25-28% Wasser und 3-5% Propylenglykolether, die nötig sind, die Viskosität des Harzes zu verringern. Bevor das Harz als ein Bestandteil einer Belagsbildung oder eines Leimbelags verwendet wird, d.h. um es beschichtungsfähig zu machen, wird eine weitere Verringerung der Viskosität oft durch die Verwendung von VOC erzielt. Eine Bindemittelprepolymerlösung, die ein phenolisches Harz enthält, das zur Herstellung einer Belagsbildung verwendet wird, kann bis zu 40% eines VOC, z.B. Isopropylalkohol, enthalten, wobei die Viskosität verringert und das phenolische Harz mit den Harzmodifizierungsmitteln (Weichmachern) kompatibel gemacht wird, während eine Bindemittelprepolymerlösung, die zur Herstellung eines Leimbelags verwendet wird, bis zu 20% eines VOC, z.B. Diethylenglykolethylether, enthalten kann. Nicht umgesetztes Phenol und Formaldehyd tragen in dem fertigen, gehärteten Harz auch zu den VOC bei.There are two different basic types of phenolic resins: phenolic resole and novolak resins. The increase in molecular weight and curing of phenolic resole resins are catalyzed by alkaline catalysts. The molar ratio of aldehyde to phenolic component is greater than or equal to 1.0, typically between 1.0 and 3.0. In the manufacture of adhesive coatings for Nonwoven and coated abrasives have a standard phenolic resin feedstock composition of 70% solids of the condensate of a 1.96:1.0 formaldehyde:phenol mixture to which 2% potassium hydroxide, based on the weight of the phenol, is added as a catalyst. The phenolic resin composition typically has 25-28% water and 3-5% propylene glycol ether, which are necessary to reduce the viscosity of the resin. Before the resin is used as a component of a coating or size coat, i.e. to make it coatable, further reduction in viscosity is often achieved through the use of VOC. A binder prepolymer solution containing a phenolic resin used to make a coating may contain up to 40% of a VOC, e.g. isopropyl alcohol, which reduces viscosity and makes the phenolic resin compatible with the resin modifiers (plasticizers), while a binder prepolymer solution used to make a size coating may contain up to 20% of a VOC, e.g. diethylene glycol ethyl ether. Unreacted phenol and formaldehyde also contribute to VOCs in the final, cured resin.
Um die Emissionen von VOC zu vermindern, wurden Versuche durchgeführt, die Wasserkompatibilität von phenolischen Harzen zu erhöhen. Fisher beschreibt in einem Übersichtsartikel ohne Quellenangaben unter dem Titel "Water Compatible Phenolic Resins" in Proceedings of the American Chemical Societv. Division of Polymeric Material: Science and Engineering; 65 pp. 275-276 (1991) gegenwärtig bekannte Verfahren zur Herstellung von "Wasser kompatiblen" phenolischen Harzen, ihre Vorteile und ihre Mängel.In order to reduce VOC emissions, attempts have been made to increase the water compatibility of phenolic resins. Fisher describes in an unsourced review article entitled "Water Compatible Phenolic Resins" in Proceedings of the American Chemical Societv. Division of Polymeric Material: Science and Engineering; 65 pp. 275-276 (1991) currently known processes for producing "water compatible" phenolic resins, their advantages and their disadvantages.
Leider leidet die Wassertoleranz phenolischer Harze in vielen Formulierungen, die zur Verringerung von VOC bestimmt sind. Die "Wassertoleranz" betrifft das Messen des Höchstwertes von destilliertem Wasser in Gewichtsprozent, basierend auf dem Anfangsgewicht des Harzes, das zu einem gerührten, ungehärteten phenolischen Harz durch Titrieren zugegeben werden kann, bis eine visuell sichtbare Phasentrennung (sie wird durch ein milchiges Aussehen festgestellt) des Harz/Wasser-Gemisches in eine wäßrige und eine organische Phase beginnt. Wie von Hoy et al. (siehe unten) erwähnt wird, ist es unerläßlich, daß während der Trocknungsphase, nachdem ein bestimmtes Substrat mit einem Beschichtungsbelag überzogen wurde, eine einzige Phase aufrechterhalten wird, bis das Wasser verdampft ist und dann den unlöslichen Rückstand des organischen Polymers zurückläßt. Ein weiteres Problem mit vielen mit Wasser kompatiblen phenolischen Harzen besteht darin, daß die Gelierzeit erhöht wird Der Ausdruck "Gelierzeit", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Zeitdauer bei einer gegebenen Temperatur, in der sich ein phenolisches Harz von dem flüssigen in einen Gelzustand umwandelt. Es ist dies eine Anzeige der Härtungsgeschwindigkeit eines phenolischen Harzes unter bestimmten Bedingungen.Unfortunately, the water tolerance of phenolic resins suffers in many formulations designed to reduce VOCs. "Water tolerance" refers to measuring the maximum amount of distilled water in weight percent, based on the initial weight of resin, that can be added to a stirred, uncured phenolic resin by titrating until a visually visible phase separation (detected by a milky appearance) of the resin/water mixture into an aqueous and an organic phase begins. As mentioned by Hoy et al. (see below), it is essential that during the drying phase after a particular substrate has been coated with a coating, a single phase is maintained until the water has evaporated, leaving the insoluble residue of the organic polymer. Another problem with many water compatible phenolic resins is that the gel time is increased. The term "gel time" as used herein refers to the length of time at a given temperature in which a phenolic resin changes from the liquid to a gel state. It is an indication of the cure rate of a phenolic resin under certain conditions.
Phenolische Harze, die zur Herstellung von Schleifmitteln geeignet sind, können gegebenenfalls Weichmacher, Vernetzungshilfsstoffe oder andere Modifizierungsmittel enthalten. Modifizierungsmittel werden verwendet, um die Mängel der phenolischen Harze bei bestimmten Anwendungen, wie Sprödigkeit im gehärteten Zustand und Fehlen der Wassertoleranz im ungehärteten Zustand, zu beheben. Modifizierungsmittel wurden früher zum Einstellen der physikalischen Eigenschaften des Endproduktes, z.B. der Härte in feuchter Umgebung, verwendet, aber viele benötigten zusätzliche VOC zur Verringerung der Viskosität.Phenolic resins suitable for the manufacture of abrasives may optionally contain plasticizers, cross-linking aids or other modifiers. Modifiers are used to overcome the deficiencies of phenolic resins in certain applications, such as brittleness in the cured state and lack of water tolerance in the uncured state. Modifiers were previously used to adjust the physical properties of the final product, e.g. hardness in a humid environment, but many required additional VOCs to reduce viscosity.
Es ist bekannt, daß sich Nitroalkane und Harnstoff mit Formaldehyd umsetzen, aber diese Verbindungen wurden, nach Kenntnis der Erfinder, bei der Herstellung von Schleifmitteln nicht als Reaktivverdünner verwendet. Es ist auch bekannt, daß sich Poly(oxyalkylen)amine mit phenolischen Harzen Umsetzen und es gab Versuche durch die Rechtsnachfolger nichtgewebte Schleifmittel in den Handel zu bringen, die Poly(oxyalkylen)amine mit einem Molekulargewicht von 400 und darüber besaßen. Diese Versuche waren im wesentlichen nicht erfolgreich. Die Poly(oxyalkylen)amine mit hohem Molekulargewicht benötigen typischerweise ein organisches Lösungsmittel, um die Bindemittelprepolymerlösung, in der sie eingemischt sind, beschichtungsfähig zu machen.Nitroalkanes and urea are known to react with formaldehyde, but these compounds have not, to the knowledge of the inventors, been used as reactive diluents in the manufacture of abrasives. Poly(oxyalkylene)amines are also known to react with phenolic resins and there have been attempts by the assignees to commercialize nonwoven abrasives containing poly(oxyalkylene)amines with a molecular weight of 400 and above. These attempts have been essentially unsuccessful. The high molecular weight poly(oxyalkylene)amines typically require an organic solvent to make the binder prepolymer solution in which they are mixed coatable.
Das U.S. Patent Nr. 4,571,413 von Dolden et al. beschreibt die Verwendung von Polyethern [Poly(oxyalkylen)diaminen] bei der Herstellung von modifizierten phenolischen Harzen zur Verwendung bei faserverstärkten Verbundstoffen und phenolischen Schäumen. Es werden besonders verbesserte Schlagzähigkeiten und verbesserte Biegeeigenschaften erwähnt. Vorgeschlagen werden 2-45 Teile Polyester pro 100 Teile wäßriges phenolisches Harz. Alle Resolharze werden durch Säure katalysiert. Eine basische Katalyse, die Anwendbarkeit auf Schleifzusammensetzungen oder eine Herabsetzung von VOC wird nicht erwähnt.U.S. Patent No. 4,571,413 to Dolden et al. describes the use of polyethers [poly(oxyalkylene)diamines] in the preparation of modified phenolic resins for use in fiber reinforced composites and phenolic foams. Improved impact strengths and improved flexural properties are specifically mentioned. 2-45 parts polyester per 100 parts aqueous phenolic resin are suggested. All resole resins are acid catalyzed. No mention is made of base catalysis, applicability to abrasive compositions, or VOC reduction.
Das U.S. Patent Nr. 4,786,683 von Schloman, Jr. et al. beschreibt Guajakolharze, die Poly(oxyalkylen)amine und phenolische Harze enthalten, zur Verwendung als Kautschukmodifizierungsmittel.U.S. Patent No. 4,786,683 to Schloman, Jr. et al. describes guaiacol resins containing poly(oxyalkylene)amines and phenolic resins for use as rubber modifiers.
Das U.S. Patent Nr. 4,163,030 von Banucci et al. beschreibt Mischungen von Polyetheramidimidverbindungen und phenolischen Harzen. Die Anwendbarkeit für lösungsmittelfreie, trockene Pulverbeschichtungen und elektrische Isolierung wird besonders erwähnt.U.S. Patent No. 4,163,030 to Banucci et al. describes blends of polyether amide-imide compounds and phenolic resins. The applicability for solventless, dry powder coatings and electrical insulation is specifically mentioned.
Das U.S. Patent Nr. 3,734,965 von Becker beschreibt Poly(oxyalkylen)-Verbindungen mit Aldehyden und substituierten Phenolen als Härtungsmittel für Epoxidharze.U.S. Patent No. 3,734,965 to Becker describes poly(oxyalkylene) compounds with aldehydes and substituted phenols as curing agents for epoxy resins.
Das U.S. Patent Nr. 4,226,971 von Waddill et al. beschreibt ein Epoxidhärtungsmittel, das aus dem Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukt und dem Aminoalkylenderivat eines Poly(oxyalkylen)polyamins erhalten wird.U.S. Patent No. 4,226,971 to Waddill et al. describes an epoxy curing agent obtained from the phenol-aldehyde condensation product and the aminoalkylene derivative of a poly(oxyalkylene)polyamine.
Das U.S. Patent Nr. 3,933,936 von Smith et al. beschreibt Aziridin-modifizierte phenolische Harze mit einer guten Bindung an Holz, Metall, keramischen Stoffen und Kunststoffen, die schnell härten. Schleifanwendungen, Poly(oxyalkylen)-Verbindungen oder eine Verminderung von VOC werden nicht erwähnt.U.S. Patent No. 3,933,936 to Smith et al. describes aziridine-modified phenolic resins with good bonding to wood, metal, ceramics and plastics and that cure quickly. There is no mention of abrasive applications, poly(oxyalkylene) compounds or VOC reduction.
Das U.S. Patent Nr. 4,650,838 von Das et al. beschreibt aromatische Phthalocyaninverbindungen als Modifizierungsmittel für phenolische Harze. Es wird besonders eine verbesserte thermische Stabilität und eine Anwendbarkeit bei Schleifmitteln erwähnt. Novolake oder resolierte Novolake stehen im Mittelpunkt.U.S. Patent No. 4,650,838 to Das et al. describes aromatic phthalocyanine compounds as modifiers for phenolic resins. Special mention is made of improved thermal stability and applicability in abrasives. Novolaks or resol-based novolaks are the focus.
Das U.S. Patent Nr. 5,041,481 von Sugimori et al. beschreibt Aminoverbindungen als Haftfähigkeitsförderer für härtbare Zusammensetzungen, wie Farben, Klebstoffe oder Dichtungsverbindungen.U.S. Patent No. 5,041,481 to Sugimori et al. describes amino compounds as adhesion promoters for curable compositions such as paints, adhesives or sealant compounds.
Das U.S. Patent Nr. 4,102,866 von Speranza et al. beschreibt Poly(oxyalkylen)- Verbindungen als Härtungsmittel für Epoxid-Novolak-Harze.U.S. Patent No. 4,102,866 to Speranza et al. describes poly(oxyalkylene) compounds as curing agents for epoxy novolac resins.
Das U.S. Patent Nr. 4,164,420 von Waddill et al. beschreibt ein Verfahren das Poly(oxyalkylen)-Verbindungen zur Beschleunigung der Härtung von Epoxidharzen anwendet.U.S. Patent No. 4,164,420 to Waddill et al. describes a process that uses poly(oxyalkylene) compounds to accelerate the curing of epoxy resins.
Das britische Patent Nr. 1,501,331 der Minnesota Mining and Manufacturing Company beschreibt die Verwendung von Poly(oxyalkylen)-Verbindungen mit Epoxidharzen zur Herstellung von Schleifmitteln.British Patent No. 1,501,331 of the Minnesota Mining and Manufacturing Company describes the use of poly(oxyalkylene) compounds with epoxy resins to make abrasives.
Das U.S. Patent Nr. 4,906,774 von Speranza et al beschreibt die Herstellung eines über Harnstoff gebundenen Diaminprodukts aus Poly(oxyalkylen)diaminen und Diisocyanaten.U.S. Patent No. 4,906,774 to Speranza et al describes the preparation of a urea-bound diamine product from poly(oxyalkylene)diamines and diisocyanates.
Das U.S. Patent Nr. 4,154,724 von Schulze beschreibt die Herstellung von Poly(oxyalkylen)-Verbindungen mit funktionellen Ureidogruppen.U.S. Patent No. 4,154,724 to Schulze describes the preparation of poly(oxyalkylene) compounds with ureido functional groups.
Das U.S. Patent Nr. 5,039,759 (Hoy et al.) offenbart die Verwendung von reaktiven Harnstoff-, Thioharnstoff- und Carbamatderivaten als Verschnittmittel und Reaktivverdünner zur Modifizierung in Wasser dispergierbarer Harze, einschließlich Polyesteralkydharzen, carboxylierten Hydroxygruppen enthaltenden Epoxidfettsäureestern, carboxylierten Polyestern, carboxylierten Alkydharzen, carboxylierten Acrylcopolymerisaten ohne Amidgruppen und carboxylierten Vinylcopolymerisaten. Obwohl die Brauchbarkeit in diesen Systemen offenbart wird, gibt es keinen Hinweis zur Verwendung von reaktiven Harnstoff-, Thioharnstoff oder Carbamatderivaten als Reaktivverdünner in phenolischen oder Harnstoff-Aldehyd-Harzsystemen.U.S. Patent No. 5,039,759 (Hoy et al.) discloses the use of reactive urea, thiourea and carbamate derivatives as extenders and reactive diluents for modifying water-dispersible resins, including polyester alkyd resins, carboxylated hydroxy group-containing epoxy fatty acid esters, carboxylated polyesters, carboxylated alkyd resins, carboxylated acrylic copolymers without amide groups and carboxylated vinyl copolymers. Although usefulness in these systems is disclosed, there is no indication of the use of reactive urea, thiourea or carbamate derivatives as reactive diluents in phenolic or urea-aldehyde resin systems.
Das U.S. Patent Nr. 3,862,060 (Anderson) beschreibt stabile Emulsionen, die wärmehartbare Phenol-Formaldehyd-Resolharze in hohen Konzentrationen als disperse Phase enthalten. Die Emulsionen zeigen eine Wassertoleranz von weniger als 40 Prozent und sie werden mit einer proteinhaltigen Verbindung stabilisiert. Die Resolharze werden mit Aminkatalysatoren hergestellt und sie werden vorzugsweise mit Melamin modifiziert. Die Emulsionen enthalten gegebenenfalls Harnstoff oder Dicyandiamid, das den freien Formaldehyd verringert.US Patent No. 3,862,060 (Anderson) describes stable emulsions containing thermosetting phenol-formaldehyde resole resins in high concentrations as the disperse phase. The emulsions have a water tolerance of less than 40 percent and are stabilized with a protein-containing compound. The resole resins are treated with amine catalysts and they are preferably modified with melamine. The emulsions optionally contain urea or dicyandiamide, which reduces free formaldehyde.
Das U.S. Patent Nr. 5,008,336 (Richey Jr. et al.) beschreibt trisubstituierte Aminooxide mit mindestens zwei reaktiven Hydroxygruppen, die als Reaktivverdünner in Polyolpolymer-enthaltenden Beschichtungszusammensetzungen nützlich sind.U.S. Patent No. 5,008,336 (Richey Jr. et al.) describes trisubstituted amino oxides having at least two reactive hydroxy groups that are useful as reactive diluents in polyol polymer-containing coating compositions.
Das U.S. Patent Nr. 4,903,440 (Larson et al.) beschreibt ein modifiziertes phenolisches Resolharz zur Verwendung in Schleifmitteln, die ein Bindemittel mit mindestens 1,1 α,β-ungesättigten Carbonylgruppenseitenketten pro Molekül enthalten, aber es weist weder auf Vorteile in der Lagerbeständigkeit der hier beschriebenen Zusammensetzungen noch auf die Zusammensetzungen selbst hin.U.S. Patent No. 4,903,440 (Larson et al.) describes a modified phenolic resole resin for use in abrasives containing a binder having at least 1.1 α,β-unsaturated carbonyl group side chains per molecule, but it does not indicate any advantages in the storage stability of the compositions described therein or the compositions themselves.
Das U.S. Patent Nr. 3,817,976 (Bakul et al.) offenbart die Verwendung eines Butadien-Nitril-Kautschuks als Modifizierungsmittel, die Verwendung von zusätzlichen organischen Lösungsmitteln ist aber notwendig.U.S. Patent No. 3,817,976 (Bakul et al.) discloses the use of a butadiene nitrile rubber as a modifier, but the use of additional organic solvents is necessary.
Das U.S. Patent Nr. 4,505,712 (Floyd et al.) und die U.S. Patente Nrs. 4,345,063; 4,285,690; 4,332,586; und 4,284,758 (North) beschreiben die Verwendung von cyclischen Harnstoffderivaten zur Behandlung von textilen Geweben und Papier in Abwesenheit von Formaldehyd, es sind aber ebenfalls Zusätze von organischen Lösungsmitteln erforderlich.U.S. Patent No. 4,505,712 (Floyd et al.) and U.S. Patent Nos. 4,345,063; 4,285,690; 4,332,586; and 4,284,758 (North) describe the use of cyclic urea derivatives for treating textile fabrics and paper in the absence of formaldehyde, but additions of organic solvents are also required.
Das U.S. Patent Nr. 4,927,431 (Buchanan et al.) beschreibt ein Bindemittel aus modifiziertem phenolischen Harz zur Verwendung in Schleifmitteln, das einen durch Bestrahlen härtbaren Bestandteil enthält, der Acrylatseitenketten enthält, es benötigt aber die Zugabe von organischen Lösungsmitteln.U.S. Patent No. 4,927,431 (Buchanan et al.) describes a modified phenolic resin binder for use in abrasives that contains an irradiation-curable component containing acrylate side chains, but requires the addition of organic solvents.
Das U.S. Patent Nr. 5,026,405 (Guerro) beschreibt ein modifiziertes phenolisches Harz, in das bestimmte Alkyl- oder Hydroxyalkylcarbamylmethyltriazine eingemischt sind, wobei die Feuchtigkeitswiderstandskraft gebundener Schleifmittel verbessert wird. Die Trockenbeständigkeit der Schleifmittel wird jedoch vermindert.U.S. Patent No. 5,026,405 (Guerro) describes a modified phenolic resin in which certain alkyl or hydroxyalkylcarbamylmethyltriazines are mixed, whereby the moisture resistance of bonded abrasives is improved. However, the dry resistance of the abrasives is reduced.
Das U.S. Patent Nr. 4,802,896 (Law et al.) offenbart ein Bindemittel aus einem modifizierten phenolischen Harz zur Verwendung in Schleifmitteln, das einen thermisch stabilen aromatischen Liganden enthält. Auch bei dieser Zusammensetzung ist der Zusatz von organischen Lösungsmitteln notwendig.U.S. Patent No. 4,802,896 (Law et al.) discloses a modified phenolic resin binder for use in abrasives containing a thermally stable aromatic ligand. This composition also requires the addition of organic solvents.
Das U.S. Patent Nr. 4,904,516 (Creamer) beschreibt ein in Wasser lösliches phenolisches Harz, das ein lösliches Erdalkalimetallsalz zur Verwendung zur Bindung von Glasfaserpresswatte enthält.U.S. Patent No. 4,904,516 (Creamer) describes a water-soluble phenolic resin containing a soluble alkaline earth metal salt for use in binding fiberglass batting.
Weitere Patente, die von Interesse sind, schließen die U.S. Patente Nrs. 4,802,896; 4,904,516; 4,785,073; 4,311,631; 4,515,835; 4,108,840; 4,786,683; 4,163,030; 3,734,965; 3,933,936; 4,650,838; 5,041,481; 4,102,866; 4,164,520; die britischen Patente Nr. 1,501,331; 4,906,774; 4,154,724; 3,862,060; 5,008,336; 4,903,440; 3,817,976; 4,505,712; 4,345,063; 4,285,690; 4,332,586; 4,284,758; 4,927,431 und 5,026,405 ein.Other patents of interest include U.S. Patent Nos. 4,802,896; 4,904,516; 4,785,073; 4,311,631; 4,515,835; 4,108,840; 4,786,683; 4,163,030; 3,734,965; 3,933,936; 4,650,838; 5,041,481; 4,102,866; 4,164,520; British Patent Nos. 1,501,331; 4,906,774; 4,154,724; 3,862,060; 5,008,336; 4,903,440; 3,817,976; 4,505,712; 4,345,063; 4,285,690; 4,332,586; 4,284,758; 4,927,431 and 5,026,405.
Da die Emissionen von VOC zunehinend gesetzlich geregelt werden, besteht im Fachgebiet der Herstellung von Schleifmitteln ein bisher nicht entsprochener Bedarf für beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösungen, die die Verwendung von VOC vermindern oder im wesentlichen ausschließen.As VOC emissions are increasingly regulated, there is an unmet need in the field of abrasives manufacturing for coatable, thermally curable binder prepolymer solutions that reduce or substantially eliminate the use of VOCs.
Die vorliegende Erfindung überwindet oder verringert viele der vorstehend erwähnten Probleme, die mit den vorher bekannten beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindernittelprepolymerlösungen verbunden sind. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösungen mit ausgezeichneter Wassertoleranz, mit einer mit vorher bekannten Bindemittelprepolymerlösungen vergleichbaren oder geringeren Gelierzeit und verringerten VOC- Emissionen vorgestellt. Die Bindemittelprepolymerlösungen ermöglichen, daß die Schleifmittel nach dem Härten eine Abschleifleistung entfalten, die gleich ist, wie bei Schleifmitteln, die mit vorher bekannten Bindemittelprepolymerlösungen hergestellt wurden. Außerdem können die Schleifmittel der Erfindung durch die Verschiedenheit der einzelnen Ausführungsformen der Reaktivverdünner in der Biegsamkeit und der Härte zwischen den Bindemitteln auf Epoxidbasis und den auf phenolischer Basis eingeordnet werden.The present invention overcomes or reduces many of the above-mentioned problems associated with previously known coatable, thermally curable binder prepolymer solutions. In accordance with the present invention, coatable, thermally curable binder prepolymer solutions are provided with excellent water tolerance, gel time comparable to or less than previously known binder prepolymer solutions, and reduced VOC emissions. The binder prepolymer solutions enable the abrasives to exhibit a cutting performance after curing that is equal to that of abrasives made with previously known binder prepolymer solutions. In addition, the diversity of the individual embodiments of the reactive diluents allows the abrasives of the invention to be placed between the epoxy-based and phenolic-based binders in flexibility and hardness.
Beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösungen sind in Übereinstimmung mit der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie eine 30-95%ige Feststofflösung, stärker bevorzugt eine 60-80%ige Feststofflösung, eines thermisch härtbaren Harzes mit mehreren anhängenden Methylolgruppen und den Rest der Lösung Wasser und einen Reaktivverdünner aufweisen.Coatable, thermally curable binder prepolymer solutions in accordance with the invention are characterized by comprising a 30-95% solids solution, more preferably a 60-80% solids solution, of a thermally curable resin having a plurality of pendant methylol groups and the balance of the solution being water and a reactive diluent.
Der Ausdruck "beschichtungsfähig", wie er hier verwendet wird, bedeutet, daß die Lösungen der Erfindung unter Verwendung von Beschichtungsgeräten, die in der Schleiftechnik üblich sind, wie Messerbeschichter, Walzenbeschichter, Fließstrangbeschichter, Elektrosprühbeschichter und dergleichen, leicht auf Substrate beschichtet oder gesprüht werden können. Diese Eigenschaft kann auch in Form der Viskosität der Lösungen ausgedrückt werden. Die Viskosität der beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen sollte 2000 Centipoise, gemessen unter Verwendung eines Brookfield Viskosimeters, Spindel Nummer 2, 60 rpm bei 25ºC, nicht überschreiten. Der Ausdruck "Prozent Feststoffe" bedeutet die Menge des organischen Materials in Gewichtsprozent, die bei Anwendung der Härtungsbedingungen zuruckbleibt. Wegen der VOC-Emissionen ist es nicht zweckmaßig, eine Feststoffmenge unter 30% zu verwenden, während bei einem Feststoffgehalt über 95% die Harzlösungen, auch wenn sie erwarmt werden, schwer zu beschichten sind. Der Ausdruck "Verdünner" wird in dem Sinn verwendet, daß der Reaktivverdünner die Konzentration des thermisch härtbaren Harzes in den Lösungen der Erfindung verdünnt und bedeutet nicht, daß die Viskosität der Lösungen notwendigerweise abnimmt.The term "coatable" as used herein means that the solutions of the invention can be readily coated or sprayed onto substrates using coating equipment conventional in the abrasive arts such as knife coaters, roll coaters, continuous line coaters, electrospray coaters and the like. This property can also be expressed in terms of the viscosity of the solutions. The viscosity of the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions should not exceed 2000 centipoise as measured using a Brookfield viscometer, spindle number 2, 60 rpm at 25°C. The term "percent solids" means the amount of organic material in weight percent that remains when the curing conditions are applied. Because of VOC emissions, it is not practical to use a solids content below 30%, while at solids levels above 95%, the resin solutions are difficult to coat even when heated. The term "thinner" is used in the sense that the reactive diluent the concentration of the thermally curable resin in the solutions of the invention is diluted and does not mean that the viscosity of the solutions necessarily decreases.
Das thermisch härtbare Harz ist das Umsetzungsprodukt einer Verbindung, die kein Aldehyd ist, und eines Aldehyds, wobei die Verbindung, die kein Aldehyd ist, aus der Gruppe bestehend aus Harnstoffen und phenolischen Substanzen ausgewahlt wird.The thermally curable resin is the reaction product of a compound that is not an aldehyde and an aldehyde, wherein the compound that is not an aldehyde is selected from the group consisting of ureas and phenolic substances.
Der Reaktivverdünner besitzt mindestens eine funktionelle Gruppe, die unabhängig mit den anhängenden Methylolgruppen und mit dem Aldehyd reaktiv ist und der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend ausThe reactive diluent has at least one functional group that is independently reactive with the pendant methylol groups and with the aldehyde and that is selected from the group consisting of
A) Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel A) Compounds selected from the group consisting of compounds of the general formula
und Gemischen davon, wobei X = O oder S und Y = -NR³R&sup4; oder -OR&sup5; ist, mit der Maßgabe, daß falls X = S, Y = NR³R&sup4; ist, jeder der Reste von R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; einen monovalenten Rest bedeutet, der aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, Alkylresten mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Hydroxyalkylresten mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Hydroxygruppen, und Hydroxypolyalkylenoxyresten mit einer oder mehreren Hydroxygruppen, ausgewählt ist und mit den Maßgaben, daß:and mixtures thereof, wherein X = O or S and Y = -NR³R⁴ or -OR⁵, with the proviso that if X = S, Y = NR³R⁴, each of R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ is a monovalent radical selected from the group consisting of a hydrogen atom, alkyl radicals having 1 to 10 carbon atoms, hydroxyalkyl radicals having 2 to 4 carbon atoms and one or more hydroxy groups, and hydroxypolyalkyleneoxy radicals having one or more hydroxy groups, and with the provisos that:
(i) die Verbindungen mindestens eine -NH und eine OH-Gruppe oder mindestens zwei -OH-Gruppen oder mindestens zwei -NH-Gruppen enthält;(i) the compounds contain at least one -NH and one OH group or at least two -OH groups or at least two -NH groups;
(ii) R¹ und R² oder R¹ und R³ aneinander gebunden sein können, wobei ein Ring erzeugt wird; und(ii) R¹ and R² or R¹ and R³ may be bonded together to form a ring; and
(iii) R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; nicht gleichzeitig jeweils ein Wasserstoffatom bedeuten können;(iii) R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ cannot each simultaneously represent a hydrogen atom;
B) Verbindungen mit einem Molekulargewicht von kleiner als 300, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus alkylsubstituierten 2-Aminoalkoholen, β-Ketoalkylamiden und Nitroalkanen;B) compounds having a molecular weight of less than 300 selected from the group consisting of alkyl-substituted 2-amino alcohols, β-ketoalkylamides and nitroalkanes;
C) Poly(oxyalkylen)aminen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 90 bis 300; undC) poly(oxyalkylene)amines having a molecular weight in the range of 90 to 300; and
D) Poly(oxyalkylen)ureido-Verbindungen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 90 bis 1000.D) Poly(oxyalkylene)ureido compounds having a molecular weight in the range of 90 to 1000.
Bevorzugte Reaktivverdünner schließen ferner die Verbindungen ein, die dadurch gekennzeichnet sind, daß X O bedeutet, Y = NR³R&sup4;, R¹ eine 2-Hydroxyethylgrüppe ist, R² und R3 aneinander gebunden sind, wobei eine Ethylenbrücke erzeugt wird, und R&sup4; ein Wasserstoffatom bedeutet.Preferred reactive diluents further include the compounds characterized in that X is O, Y = NR3R4, R1 is a 2-hydroxyethyl group, R2 and R3 are bonded together to form an ethylene bridge, and R4 is a hydrogen atom.
Ein bevorzugter, als Reaktivverdünner nützlicher alkylsubstituierter 2-Aminoalkohol ist 2-Amino-2-methyl-1-propanol, während ein bevorzugtes β-Ketoalkylamid β-Ketobutyramid ist.A preferred alkyl-substituted 2-amino alcohol useful as a reactive diluent is 2-amino-2-methyl-1-propanol, while a preferred β-ketoalkylamide is β-ketobutyramide.
Außerdem reinigen Nitroalkane mit mindestens einem aktiven Wasserstoffatom, das an das α-Kohlenstoffatom gebunden ist, beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung von Formaldehyd.In addition, nitroalkanes having at least one active hydrogen atom bonded to the α-carbon atom purify coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention from formaldehyde.
Typische Poly(oxyalkylen)amine schließen Poly(oxyethylen-co-oxypropylen)amin, Poly(oxypropylen)amin und Poly(oxypropylen)diamin ein, während typische Poly(oxyalkylen)ureido-Verbindungen das Umsetzungsprodukt von Harnstoff und der vorher angegebenen Poly(oxyalkylen)amine sind.Typical poly(oxyalkylene)amines include poly(oxyethylene-co-oxypropylene)amine, poly(oxypropylene)amine and poly(oxypropylene)diamine, while typical poly(oxyalkylene)ureido compounds are the reaction product of urea and the previously identified poly(oxyalkylene)amines.
Gegebenenfalls können die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der Erfindung bis zu 50 Gewichtsprozent (vom Gesamtgewicht des thermisch härtbaren Harzes) ethylenisch ungesättigte Monomere einschließen. Die Monomere, z.B. Tri- und Tetraethylenglykoldiacrylat, sind durch Bestrahlen härtbar und können die gesamte Aushärtungszeit der thermisch härtbaren Harze, durch Bereitstellen eines Mechanismus zur Vorhärtungsgelierung des thermisch härtbaren Harzes, herabsetzen.Optionally, the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the invention may include up to 50 weight percent (of the total weight of the thermally curable resin) of ethylenically unsaturated monomers. The monomers, e.g., tri- and tetraethylene glycol diacrylate, are curable by radiation and may reduce the overall cure time of the thermally curable resins by providing a mechanism for pre-cure gelation of the thermally curable resin.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist ein Schleifmittel, gekennzeichnet durch mehrere Schleifkörner, die in einem Bindemittel dispergiert sind und in ihm haften, das Bindemittel besteht aus einer beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösung, die wesentlich verringerte Emissionen von VOC aufweist, die Bindemittelprepolymerlösung umfaßt das Umsetzungsprodukt einer 30-95%igen Feststofflösung eines thermisch härtbaren Harzes mit mehreren anhängenden Methylolgruppen, der Rest umfaßt Wasser und einen Reaktivverdünner, wobei bevorzugte Harze und Reaktivverdünner die vorstehend beschriebenen Stoffe sind, und wenn der Reaktivverdünner ein Poly(oxyalkylen)amin ist, liegt das Molekulargewicht im Bereich von 90 bis 1000, mit der Maßgabe, daß falls das Schleifmittel ein nichtgewebtes Schleifmittel ist, das Molekulargewicht des Poly(oxyalkylen)amins niedriger als 300 ist.Another embodiment of the invention is an abrasive characterized by a plurality of abrasive grains dispersed and adhered in a binder, the binder consisting of a coatable, thermally curable binder prepolymer solution having substantially reduced emissions of VOC, the binder prepolymer solution comprising the reaction product of a 30-95% solids solution of a thermally curable resin having a plurality of pendant methylol groups, the balance comprising water and a reactive diluent, preferred resins and reactive diluents being those described above, and when the reactive diluent is a poly(oxyalkylene)amine, the molecular weight is in the range of 90 to 1000, provided that if the abrasive is a nonwoven abrasive, the molecular weight of the poly(oxyalkylene)amine is less than 300.
Besonders bevorzugt sind beschichtete, nichtgewebte und gebundene Schleifmittel, die die bevorzugten Bindemittel aufweisen.Particularly preferred are coated, nonwoven and bonded abrasives, which contain the preferred binders.
Schleifmittel, die unter Verwendung der hier beschriebenen Stoffe und Verfahren hergestellt wurden, weisen eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Leistungsminderung, besonders im feuchten Milieu, auf und geben dem Schleifmittelhersteller einen hohen Grad von Flexibilität bei der Herstellung von Schleifmitteln mit verschiedenen Graden der Biegsamkeit. Ein Vorteil der Verfahren zur Herstellung der Schleifmittel in Übereinstimmung mit den hier gegebenen Lehren sind verminderte Emissionen von VOC.Abrasives manufactured using the materials and processes described here exhibit excellent resistance to degradation, particularly in wet environments, and give the abrasive manufacturer a high degree of flexibility in producing abrasives with different degrees of flexibility. An advantage of the processes for making abrasives in accordance with the teachings herein is reduced emissions of VOCs.
Die Fig. 1 und 2 zeigen vergrößerte Querschnittssansichten beschichteter Schleifmittel, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden;Figures 1 and 2 show enlarged cross-sectional views of coated abrasives made in accordance with the present invention;
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht bei ungefähr 100-facher Vergrößerung eines nichtgewebten Schleifmittels in Übereinstimmung mit der Erfindung;Fig. 3 is an enlarged schematic view at approximately 100x magnification of a nonwoven abrasive article in accordance with the invention;
Fig. 4 zeigt, graphisch dargestellt, daß falls die Menge des Reaktivverdünners Hydroxyethylethylenharnstoff (HEEU) in den Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung anstieg, die gesamte Formaldehydemission auf 55% des emittierten Formaldehyds aus einer nicht modifizierten Probe abnahm;Figure 4 graphically shows that as the amount of reactive diluent hydroxyethylethyleneurea (HEEU) in the binder prepolymer solutions of the present invention increased, the total formaldehyde emission decreased to 55% of the emitted formaldehyde from an unmodified sample;
Fig. 5 zeigt, graphisch dargestellt, daß erhöhte Mengen des alkalischen Katalysators in den Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung dazu neigten, die Geschwindigkeit der Formaldehydemission zu erhöhen, aber die kumulative Formaldehydemission wurde auf 66% des aus einer nicht modifizierten Probe der Bindemittelprepolymerlösung, die das Phenol-Formaldehyd-Harz enthält, emittierten Formaldehyds reduziert;Figure 5 graphically shows that increased amounts of the alkaline catalyst in the binder prepolymer solutions of the present invention tended to increase the rate of formaldehyde emission, but the cumulative formaldehyde emission was reduced to 66% of the formaldehyde emitted from an unmodified sample of the binder prepolymer solution containing the phenol-formaldehyde resin;
Die Fig. 6 und 7 zeigen, graphisch dargestellt, daß Kombinationen des alkalischen Katalysators und des Reaktivverdünners HEEU in Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung, die Phenol-Formaldehyd-Harze einschlossen, Formaldehydemissionen auf 56% und 46% des aus einer nicht modifizierten (d.h. ohne Reaktivverdünner) Probe der gleichen Prepolymerlösung emittierten Formaldehyds verminderten; undFigures 6 and 7 show graphically that combinations of the alkaline catalyst and the reactive diluent HEEU in binder prepolymer solutions of the present invention that included phenol-formaldehyde resins reduced formaldehyde emissions to 56% and 46% of the formaldehyde emitted from an unmodified (i.e., without reactive diluent) sample of the same prepolymer solution; and
Die Fig. 8 und 9 zeigen, graphisch dargestellt, daß die Reaktivverdünner 2-Amino- 2-methyl-1-propanol (Fig. 8) und α-Ketobutyramid (Fig. 9) die Formaldehydemissionen aus beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen, die Phenol- Formaldehyd-Harze enthalten, verminderten.Figures 8 and 9 show, graphically, that the reactive diluents 2-amino- 2-methyl-1-propanol (Fig. 8) and α-ketobutyramide (Fig. 9) reduced formaldehyde emissions from coatable, thermally curable binder prepolymer solutions containing phenol-formaldehyde resins.
Fig. 10 zeigt, graphisch dargestellt, daß der Reaktivverdünner Nitromethan die Formaldehydemissionen verringerte.Fig. 10 shows graphically that the reactive diluent nitromethane reduced the formaldehyde emissions.
Der Ausdruck "beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösung", wie er hier verwendet wird, bedeutet ein beschichtungsfähiges, homogenes Gemisch, einschließlich dem nicht gehärteten thermisch härtbaren Harz, dem Reaktivverdünner und Wasser, das beim Härten ein Bindemittel darstellt. Der Ausdruck "Bindemittel" bedeutet ein gehärtetes Bindemittel. Der Ausdruck "thermisch härtbare Harze", wie er hier verwendet wird, bedeutet Phenol-Aldehyd- oder Harnstoff-Aldehyd-Harze, die bis zu 50 Gew.-% eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter Monomere, wie Triethylenglykoldiacrylat, einschließen können, die manchmal verwendet werden, um die thermisch härtbaren Harze durch Bereitstellen eines Monomers, das durch Bestrahlen ausgehärtet werden kann, zu gelieren oder vorzuhärten (und auf diese Weise die notwendige Zeit zur thermischen Härtung zu verringern). Die thermisch härtbaren Harze sind so das Umsetzungsprodukt einer Verbindung, die keinen Aldehyd darstellt, und eines Aldehyds, die beim Aushärten, ein ineinandergreifendes, durch Bestrahlen härtbares polymeres Netzwerk aufweisen können. Eine Verbindung, die keinen Aldehyd darstellt, schließt sowohl Harnstoff, geradkettige und verzweigte alkylsubstituierte Harnstoffe und arylsubstituierte Harnstoffe als auch Phenol, alkyl- und arylsubstituierte Phenole, einschließlich Kresole, Xylenole, Resorcin, p-tert- Butylphenol, p-Phenylphenol und Nonylphenol und Diphenole, z.B. Bisphenol-A, ein. Die "Methylolgruppe" bedeutet einen Rest mit einer endständigen -CH&sub2;OH-Gruppe.The term "coatable, thermally curable binder prepolymer solution" as used herein means a coatable, homogeneous mixture including the uncured thermally curable resin, the reactive diluent and water which forms a binder upon curing. The term "binder" means a cured binder. The term "thermally curable resins" as used herein means phenol-aldehyde or urea-aldehyde resins which may include up to 50% by weight of one or more ethylenically unsaturated monomers such as triethylene glycol diacrylate which are sometimes used to gel or precure the thermally curable resins by providing a monomer which can be cured by irradiation (and thus reduce the time necessary for thermal curing). The thermally curable resins are thus the reaction product of a compound, which is not an aldehyde and an aldehyde which, upon curing, may exhibit an interlocking radiation-curable polymeric network. A compound which is not an aldehyde includes urea, straight-chain and branched alkyl-substituted ureas and aryl-substituted ureas as well as phenol, alkyl- and aryl-substituted phenols including cresols, xylenols, resorcinol, p-tert-butylphenol, p-phenylphenol and nonylphenol and diphenols, e.g. bisphenol-A. The "methylol group" means a radical having a terminal -CH₂OH group.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck "Reaktivverdünner" auf eine Verbindungsklasse mit mindestens einer funktionellen Gruppe, die unabhängig mit den anhängenden Methylolgruppen des thermisch härtbaren Harzes und mit Aldehyden reaktiv ist, und die die Fähigkeit besitzt, von den nicht umgesetzten Aldehyden zu "reinigen", wenn die beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösung aushärtet. Vorzugsweise sind in den beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfidnung verwendete Reaktivverdünner Verbindungen mit niederem oder mittlerem Molekulargewicht, typischerweise mit einem Molekulargewicht im Bereich von 60 bis 1000. Reaktivverdünner mit Molekulargewichten von niedriger als 600 sind bevorzugt, besonders bevorzugt sind diejenigen mit einem Molekulargewicht von niedriger als 300. Reaktivverdünner, die in der Erfindung nützlich sind, besitzen Löslichkeitsparameter, die der beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlöung ermöglichen, die Phasentrennung während der Verarbeitung, wenn sie mit Wasser verdünnt ist, zu vermeiden (oder die Wassertoleranz zu erhöhen).In accordance with the present invention, the term "reactive diluent" refers to a class of compounds having at least one functional group that is independently reactive with the pendant methylol groups of the thermally curable resin and with aldehydes, and that has the ability to "scavenge" the unreacted aldehydes when the coatable, thermally curable binder prepolymer solution cures. Preferably, reactive diluents used in the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention are low or medium molecular weight compounds, typically having a molecular weight in the range of 60 to 1000. Reactive diluents having molecular weights of less than 600 are preferred, particularly preferred are those having a molecular weight of less than 300. Reactive diluents useful in the invention have solubility parameters that enable the coatable, thermally curable binder prepolymer solution to avoid phase separation during processing (or increase water tolerance) when diluted with water.
Typische funktionelle Gruppen, die entweder mit Methylolgruppen des thermisch härtbaren Harzes oder mit Aldehyden reaktiv und in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind R'-NH-R"; -NR'R"; und -NR'(C=O)-NR"R"', wobei R',R" und R"' ein Wasserstoffatom oder substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffreste bedeuten können, aber wenn sie substituiert sind, sollten der Substituent oder die Substituenten die Umsetzung mit den Methylolgruppen oder Aldehyden nicht hemmen oder verhindern. Typische Beispiele für die Substituenten für R schließen einen Alkylrest, z.B. die Methyl-, Ethyl- gruppe, einen Arylrest, z.B. eine Phenylgruppe, einen Alkoxyrest und eine Carbonylgruppe ein. Typische und bevorzugte weitere funktionelle Gruppen, die mit Methylolgruppen reaktiv sind, sind -OH, -NH&sub2; und H&sub2;N-C-O)-NH-. Wenn der Reaktivverdünner eine Aldehydgruppe als funktionelle Gruppe besitzt, wird er am aromatischen Phenolring substituiert sein.Typical functional groups reactive with either methylol groups of the thermosetting resin or with aldehydes and useful in the present invention are R'-NH-R"; -NR'R"; and -NR'(C=O)-NR"R"', where R', R" and R"' may represent a hydrogen atom or substituted or unsubstituted hydrocarbon radicals, but when substituted, the substituent or substituents should not inhibit or prevent the reaction with the methylol groups or aldehydes. Typical examples of the substituents for R include an alkyl radical, e.g., methyl, ethyl, an aryl radical, e.g., phenyl, an alkoxy radical and a carbonyl group. Typical and preferred other functional groups reactive with methylol groups are -OH, -NH₂; and H₂N-C-O)-NH-. If the reactive diluent has an aldehyde group as a functional group, it will be substituted on the aromatic phenol ring.
Eine chemische Gruppe der besonders bevorzugten Reaktivverdünner, die die vor stehenden bevorzugten Merkmale erfüllt, schließt die durch die allgemeine Formel wiedergegebenen Verbindungen: A chemical group of particularly preferred reactive diluents which fulfil the above preferred features includes the compounds represented by the general formula:
und Gemische davon ein, wobei X = O oder S und Y = -NR³R&sup4; oder -OR&sup5; ist, mit der Maßgabe, daß falls X = S, Y = NR³R&sup4; ist, R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; jeweils einen monovalenten Rest bedeutet, der aus der Gruppe, bestehend aus einem Wasserstoffatom, Alkylresten mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Hydroxyalkylresten mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und ein oder mehreren Hydroxygruppen und Hydroxypolyalkylenoxyresten mit einer oder mehreren Hydroxygruppen ausgewählt wird, und mit den Maßgaben, daß:and mixtures thereof, wherein X = O or S and Y = -NR³R⁴ or -OR⁵, with the proviso that if X = S, Y = NR³R⁴, R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ each represent a monovalent radical selected from the group consisting of a hydrogen atom, alkyl radicals having 1 to 10 carbon atoms, hydroxyalkyl radicals having 2 to 4 carbon atoms and one or more hydroxy groups, and hydroxypolyalkyleneoxy radicals having one or more hydroxy groups, and with the provisos that:
(i) die Verbindung mindestens eine -NH und eine -OH-Gruppe oder mindestens zwei -OH-Gruppen oder mindestens zwei -NH-Gruppen enthält;(i) the compound contains at least one -NH and one -OH group or at least two -OH groups or at least two -NH groups;
(ii) R¹ und R² oder R¹ und R³ aneinander gebunden sein können, wobei eine Ringstruktur erzeugt wird; und(ii) R¹ and R² or R¹ and R³ may be bonded together to form a ring structure; and
(iii) R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; nicht zugleich jeweils ein Wasserstoffatom sein können.(iii) R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ cannot each simultaneously be a hydrogen atom.
Typische Beispiele für Reaktivverdünner, die in der Praxis der Erfindung nützlich sind und durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden, schließen die Verbindungen ein, wobei X O bedeutet, Y = NR³R&sup4;, R¹ eine 2-Hydroxyethylgruppe bedeutet, R² und R³ aneinander gebunden sind, wobei eine Ethylenbrücke erzeugt wird, und R&sup4; ein Wasserstoffatom oder Hydroxyethylethylenharnstoff bedeutet, bekannt unter der Handelsbezeichnung "UCAR RD-65-2" von Union Carbide Corporation, und die Verbindungen, wobei X O bedeutet, Y = NR³R&sup4; ist, R¹ und R³ ein Wasserstoffatom bedeuten, R² eine Butylgruppe ist und R&sup4; eine Hydroxyethyl-(N-2-hydroxyethyl-N'-butylharnstoff), N,N'-Bis-(2- hydroxyethyl)-N'-butylharnstoff- oder N,N'-Bis-(2-hydroxyethyl)-harnstoffgruppe bedeutet.Typical examples of reactive diluents useful in the practice of the invention and represented by the general formula (I) include the compounds wherein X is O, Y = NR³R⁴, R¹ is 2-hydroxyethyl group, R² and R³ are bonded to each other to form an ethylene bridge, and R⁴ is hydrogen atom or hydroxyethyl ethylene urea, known under the trade name "UCAR RD-65-2" from Union Carbide Corporation, and the compounds wherein X is O, Y = NR³R⁴, R¹ and R³ are hydrogen atom, R² is butyl group, and R⁴ is a hydroxyethyl-(N-2-hydroxyethyl-N'-butylurea), N,N'-bis-(2-hydroxyethyl)-N'-butylurea or N,N'-bis-(2-hydroxyethyl)urea group.
Weitere als Reaktivverdünner in der vorliegenden Erfindung nützliche Harnstoffverbindungen sind in Spalte 7 des U.S. Patents Nr. 5,039,759 aufgeführt.Other urea compounds useful as reactive diluents in the present invention are listed in column 7 of U.S. Patent No. 5,039,759.
Typische Beispiele für Reaktivverdünner, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind Thioharnstoffverbindungen, wiedergegeben durch die vorstehende allgemeine Formel (I), wobei X nur S ist. Entsprechend schließen Beispiele für typische Reaktivverdünner, die in der vorstehenden allgemeinen Formel (1) Carbamate bedeuten 2- Hydroxyethyl-1-butylcarbamat, 1,2-Hydroxyethyl-1-butylcarbamat, 1,2-Hydroxyethylcarbamat und weitere in Spalte 9 des U.S. Patents Nr. 5,039,759 aufgeführte Carbamate ein.Typical examples of reactive diluents useful in the practice of the present invention are thiourea compounds represented by the above general formula (I) wherein X is only S. Similarly, examples of typical reactive diluents representing carbamates in the above general formula (1) include 2-hydroxyethyl-1-butylcarbamate, 1,2-hydroxyethyl-1-butylcarbamate, 1,2-hydroxyethylcarbamate and other carbamates listed in column 9 of U.S. Patent No. 5,039,759.
Die Herstellung der vorstehend erwähnten Harnstoffe, Thioharnstoffe und Carbamate erfolgt durch Verfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind. Die Herstellung von N- (2-Hydroxyethyl)-N,N'-ethylenharnstoff kann, zum Beispiel, durch Umsetzen äquimolarer Gemische von Aminoethylethanolamin und Dimethylcarbamat in einem mit Stickstoff gespulten Gefäß durch Erhitzen (80ºC) erfolgen. Das Gemisch wird drei Stunden gerührt und dann über Nacht stehen gelassen. Danach wird das Gemisch wieder bis auf 195ºC erhitzt, wobei Methanol und andere flüchtige Stoffe wiedergewonnen werden. Das in dem Gefäß zurückbleibende Material wird dann der Vakuumdestillation unterworfen, wobei ein Destillat des Harnstoffs erhalten wird. Einzelheiten zur Herstellung dieses und anderer Harnstoffe sind im U.S. Patent Nr. 5,039,759, Spalten 9-13 offenbart.The preparation of the above-mentioned ureas, thioureas and carbamates is carried out by methods known in the art. The preparation of N-(2-hydroxyethyl)-N,N'-ethyleneurea can, for example, be carried out by reacting equimolar mixtures of aminoethylethanolamine and dimethylcarbamate in a nitrogen-purged vessel by heating (80°C). The mixture is stirred for three hours and then allowed to stand overnight. The mixture is then reheated to 195ºC, recovering methanol and other volatiles. The material remaining in the vessel is then subjected to vacuum distillation to obtain a distillate of the urea. Details of the preparation of this and other ureas are disclosed in U.S. Patent No. 5,039,759, columns 9-13.
Eine weitere chemische Gruppe von besonders bevorzugten Reaktivverdünnern sind die Poly(oxyalkylen)-Verbindungen, wie Poly(oxyalkylen)amine (POAA) und Poly(oxyalkylen)ureide mit einem Molekulargewicht im Bereich von 90 bis 1000. Die in der Erfindung nützlichen Poly(oxyalkylen)-Verbindungen können, aber brauchen nicht, eine funktionelle Aminogruppe besitzen.Another chemical group of particularly preferred reactive diluents are the poly(oxyalkylene) compounds, such as poly(oxyalkylene)amines (POAA) and poly(oxyalkylene)ureides having a molecular weight in the range of 90 to 1000. The poly(oxyalkylene) compounds useful in the invention may, but need not, have a functional amino group.
Eine Gruppe von nützlichen Poly(oxyalkylen)aminen sind Monoamine, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel One group of useful poly(oxyalkylene)amines are monoamines selected from the group consisting of compounds of the general formula
wobei R&sup6; einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und n und m ganze Zahlen im Bereich on 0 bis 20 sind.where R6 is an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms and n and m are integers in the range of 0 to 20.
Nützliche Poly(oxyalkylen)amine, die Diamine darstellen, werden aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel Useful poly(oxyalkylene)amines, which are diamines, are selected from the group consisting of compounds of the general formula
ausgewählt, wobei x eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 20 bedeutet. Eine Abwandlung davon sind die Poly(oxyalkylen)amine, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel where x is an integer in the range from 2 to 20. A variation of this are the poly(oxyalkylene)amines selected from the group consisting of compounds of the general formula
wobei a, b und c ganze Zahlen bedeuten, die Summe von a plus c von 1 bis 5 reicht und b von 0 bis 20 reicht. Schließlich werden Poly(oxyalkylen)amine, die Triamine darstellen und in der Erfindung nützlich sind, aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel where a, b and c are integers, the sum of a plus c is from 1 to 5 and b is from 0 to 20. Finally, poly(oxyalkylene)amines which are triamines and are useful in the invention are selected from the group consisting of compounds of the general formula
ausgewählt, wobei m, n und o ganze Zahlen größer als 0 bedeuten, mit der Maßgabe, daß die Summe von in, n und o von 5 bis 30 reicht, und wobei A einen Triolinitiator, z.B. Trimethylolpropan, Glycerin und dergleichen, bedeutet.where m, n and o are integers greater than 0, with the proviso that the sum of m, n and o is from 5 to 30, and where A is a triol initiator, e.g. trimethylolpropane, glycerin and the like.
Typische Beispiele für Reaktivverdünner auf Basis von Poly(oxyethylen)amin, die in der Praxis der Erfindung nützlich sind, schließen: Poly(oxyethylen-co-oxypropylen)amin, Poly(oxypropylen)amin, Poly(oxypropylen)diamin, Poly(oxyethylen-co-oxypropylen)diamin, Poly(oxyethylen-co-oxypropylen)harnstoff, Poly(oxyethylen-co-oxypropylen)diharnstoff und trifunktionelle Umsetzungsprodukte von Glycerin oder Trimethylolpropan mit Poly(oxypropylen)amin mit Hydroxyendgruppen ein. Reaktivverdünner auf Basis von Poly(oxyethylen)aminen sind unter der Handelsbezeichnung "Jeffamine" von Texaco Chemical Company, Houston, Texas erhältlich.Typical examples of poly(oxyethylene)amine based reactive diluents useful in the practice of the invention include: poly(oxyethylene-co-oxypropylene)amine, poly(oxypropylene)amine, poly(oxypropylene)diamine, poly(oxyethylene-co-oxypropylene)diamine, poly(oxyethylene-co-oxypropylene)urea, poly(oxyethylene-co-oxypropylene)diurea, and trifunctional reaction products of glycerin or trimethylolpropane with hydroxy terminated poly(oxypropylene)amine. Poly(oxyethylene)amine based reactive diluents are available under the trade designation "Jeffamine" from Texaco Chemical Company, Houston, Texas.
Wie vorstehend erwähnt, besitzen die Reaktivverdünner in Übereinstimmung mit der Erfindung zwei reaktive funktionelle Gruppen: eine reaktive funktionelle Gruppe des Reaktivverdünners reagiert entweder mit den Methylolgruppen eines thermisch härtbaren Harzes A, wobei unser Zwischenprodukt B erzeugt wird, oder mit dem Aldehyd, wobei ein Zwischenprodukt C erzeugt wird. Das Zwischenprodukt C setzt sich anschließend mit der Verbindung A um, wobei ein zweites Zwischenprodukt D erzeugt wird. Die andere reaktive funktionelle Gruppe des Reaktivverdünners, in diesem Fall am Zwischenprodukt B, setzt sich anschließend mit einer Methylolgruppe des Zwischenprodukts D um, wobei ein Zwischenprodukt E erzeugt wird und so weiter. Auf diese Weise besitzen die in der vorliegenden Erfindung nützlichen Reaktivverdünner die Fähigkeit, von Aldehyden zu "reinigen" (d.h. sie umzusetzen und in die gehärtete Masse zu binden), die andernfalls auf den Arbeitsplatz und die freie Umgebung emittieren würden.As mentioned above, the reactive diluents in accordance with the invention have two reactive functional groups: one reactive functional group of the reactive diluent reacts either with the methylol groups of a thermally curable resin A to produce our intermediate B, or with the aldehyde to produce an intermediate C. The intermediate C then reacts with the compound A to produce a second intermediate D. The other reactive functional group of the reactive diluent, in this case on intermediate B, then reacts with a methylol group of intermediate D to produce an intermediate E, and so on. In this way, the reactive diluents useful in the present invention have the ability to "scavenge" (i.e., convert and bind them into the cured mass) aldehydes that would otherwise be emitted to the workplace and the open environment.
Reaktivverdünner, die in den Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung nützlich sind, besitzen vorzugsweise einen Löslichkeitsparameter von mindestens 12 (cal-cm&supmin;³)1/2 (allgemein als Hildebrand-Einheiten bekannt). Löslichkeitsparameter über diesem Wert führen dazu, daß beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösungen mit hoherer Wassertoleranz hergestellt werden können. Eine Erörterung der Löslichkeitsparameter organischer Verbindungen und ihre Ableitung aus physikalischen Daten wird in The Handbook of Chemistry and Physics. 58. Ausgabe, Seiten C-726-C-732), veröffentlicht 1977 durch CRC Press. Inc., West Palm Beach, Florida gegeben.Reactive diluents useful in the binder prepolymer solutions of the present invention preferably have a solubility parameter of at least 12 (cal-cm⁻³)1/2 (commonly known as Hildebrand units). Solubility parameters above this value result in the preparation of coatable, thermally curable binder prepolymer solutions with higher water tolerance. A discussion of the Solubility parameters of organic compounds and their derivation from physical data are given in The Handbook of Chemistry and Physics, 58th edition, pages C-726-C-732, published in 1977 by CRC Press, Inc., West Palm Beach, Florida.
Für eine beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit 100 Teilen eines phenolischen Standardharzes zu 10 Teilen des HEEU Reaktivverdünners liegt die Wassertoleranz im Bereich von 70 bis 260 Gewichtsporzent Wasser, bezogen auf das Gewicht des phenolischen Harzes. Die hohen Wassertoleranzen werden durch Erhöhen der Menge des alkalischen Katalysators erzielt. Die niedrigere Wassertoleranz von 70 Gewichtsprozent wird typischerweise allein mit einem Reaktivverdünner und ohne zusätzlichen alkalischen Katalysator erreicht, während die höhere Wassertoleranz mit weiteren 3,2 Teilen des alkalischen Katalysators und 10 Teilen des Reaktivverdünners, bezogen auf ein phenolisches Standardharz mit 2% Kaliumhydroxid pro Gewicht des Phenols, erzielt wird. In einer beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösung der Erfindung mit 100 Teilen des phenolischen Standardharzes und 15 Teilen des Reaktivverdünners HEEU, bei dem gleichen Mengenbereich des alkalischen Katalysators, liegt die Wassertoleranz im Bereich von 90 bis 320 Gewichtsprozent.For a coatable, thermally curable binder prepolymer solution in accordance with the present invention containing 100 parts of a standard phenolic resin to 10 parts of the HEEU reactive diluent, the water tolerance is in the range of 70 to 260 percent by weight of water based on the weight of the phenolic resin. The high water tolerances are achieved by increasing the amount of alkaline catalyst. The lower water tolerance of 70 percent by weight is typically achieved with a reactive diluent alone and no additional alkaline catalyst, while the higher water tolerance is achieved with an additional 3.2 parts of the alkaline catalyst and 10 parts of the reactive diluent based on a standard phenolic resin containing 2% potassium hydroxide per weight of the phenol. In a coatable, thermally curable binder prepolymer solution of the invention with 100 parts of the standard phenolic resin and 15 parts of the reactive diluent HEEU, with the same amount of alkaline catalyst, the water tolerance is in the range of 90 to 320 percent by weight.
Andere in der Erfindung nützliche Strukturklassen von Reaktivverdünnern mit ähnlichen Eigenschaften wie die vorstehend erwähnten Harnstoffe, Thioharnstoffe und Carbamate (d.h. mit mindestens einer funktionellen Gruppe, die mit den Methylolgruppen des thermisch härtbaren Harzes reaktiv ist und mit mindestens einer funktionellen Gruppe, die mit Aldehyden reaktiv ist) können in dem beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymer der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine Klasse schließt alkylsubstituierte 2-Aminoalkohole ein, wie 2-Amino-2-hydroxymethyl- 1,3-propandiol, 2- Aminoethanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, 2-Amino-1-butanol, 2-Amino-2-methyl-1,3- propandiol, 2-Amino-2-ethyl-1,3-propandiol und 2-Amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol. Diese Komponenten setzen sich mit Aldehyden, zum Beispiel Formaldehyd, nach der folgenden Umsetzung um: Other structural classes of reactive diluents useful in the invention having similar properties to the aforementioned ureas, thioureas and carbamates (i.e., having at least one functional group reactive with the methylol groups of the thermally curable resin and having at least one functional group reactive with aldehydes) can be used in the coatable, thermally curable binder prepolymer of the present invention. One class includes alkyl-substituted 2-amino alcohols such as 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 2-aminoethanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino-1-butanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol and 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol. These components react with aldehydes, for example formaldehyde, according to the following reaction:
Eine weitere Klasse von Reaktivverdünnern, die nützlich ist, die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymere der vorliegenden Erfindung von Formaldehyd zu reinigen, schließt β-Ketoalkylamide, wie β-Ketobutyramid (IX), erhältlich von Eastman Chemicals ein, das die nachstehende Struktur besitzt: Another class of reactive diluents useful in separating the coatable, thermally curable binder prepolymers of the present invention from formaldehyde includes β-ketoalkylamides such as β-ketobutyramide (IX) available from Eastman Chemicals, which has the following structure:
Es ist bekannt, daß Aldehyde mit Verbindungen mit "aktiven Methylengruppen"- Verbindungen, wie (IX), reagieren, wobei eine Anzahl von stabilen Kondensationsprodukten erzeugt wird. N-substituierte β-Ketobutyramide, die aus der Umsetzung von Diketen mit Aminoalkoholen, wie 2-Aminoethanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, 2-Amino-1- butanol, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol, 2-Amino-2-ethyl- 1,3-propandiol und 2-Amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol erhalten werden, können auch als Reaktivverdünner in phenolischen Harzen wirken, wobei bessere Zusammensetzungen, die vom Aldehyd reinigen, eine verbesserte Wassertoleranz und bessere Eigenschaften des Harzendprodukts bewirken, erhalten werden.Aldehydes are known to react with compounds containing "active methylene group" compounds such as (IX) to produce a number of stable condensation products. N-substituted β-ketobutyramides obtained from the reaction of diketene with amino alcohols such as 2-aminoethanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino-1-butanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol and 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol can also act as reactive diluents in phenolic resins to provide better compositions that purify from aldehyde, provide improved water tolerance and provide better properties of the final resin product.
Wie vorstehend erwähnt, säubern auch Nitroalkane, z.B. Nitromethan, Nitroethan, 2-Nitropropan, mit mindestens einem aktiven Wasserstoffatom, das an das α-Kohlenstoffatom gebunden ist, in einer beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösung der vorliegenden Erfindung vom Formaldehyd.As mentioned above, nitroalkanes, e.g., nitromethane, nitroethane, 2-nitropropane, having at least one active hydrogen atom bonded to the α-carbon atom, also scavenge formaldehyde in a coatable, thermally curable binder prepolymer solution of the present invention.
Die in den beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung angewendeten thermisch härtbaren Harze werden vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus phenolischen- und Harnstoff-Aldehyd-Harzen und Gemischen davon, ausgewählt. Die Harze umfassen das Umsetzungsprodukt eines Aldehyds und einer Verbindung, die kein Aldehyd ist. Phenolische Harze werden wegen ihrer thermischen Eigenschaften, der Verfügbarkeit, der niedrigen Kosten und der leichten Handhabung bevorzugt. Der allgemeine Ausdruck "phenolisch" schließt sowohl Phenol- Formaldehyd-Harze als auch Harze ein, die andere Phenolderivate und Aldehyde umfassen. Die thermisch härtbaren Harze sind vorzugsweise 30-95% Feststoffe, stärker bevorzugt 60- 80% Feststoffe, mit einer Viskosität im Bereich von 750 bis 1500 cps (Brookfield-Viskosimeter, Spindel Nummer 2, 60 rpm, 25ºC), vor der Zugabe von Wasser und des Reaktivverdünners, und mit einem Molekulargewicht (Zahlenmittel) von mindestens 200, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 700.The thermally curable resins employed in the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention are preferably selected from the group consisting of phenolic and urea-aldehyde resins and mixtures thereof. The resins comprise the reaction product of an aldehyde and a non-aldehyde compound. Phenolic resins are preferred because of their thermal properties, availability, low cost and ease of handling. The general term "phenolic" includes both phenol-formaldehyde resins and resins comprising other phenol derivatives and aldehydes. The thermally curable resins are preferably 30-95% solids, more preferably 60- 80% solids, having a viscosity in the range of 750 to 1500 cps (Brookfield viscometer, spindle number 2, 60 rpm, 25ºC) before the addition of water and the reactive diluent, and having a molecular weight (number average) of at least 200, preferably in the range of 200 to 700.
Geeignete alkalische Katalysatoren zur Katalyse der Umsetzung zwischen den Aldehyd- und den phenolischen Bestandteilen der phenolischen Resolharze schließen Natriumhydroxid, Bariumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid, organische Amine und Natriumcarbonat, alle als Lösungen des in Wasser gelösten Katalysators, ein. Typische im Handel erhältliche phenolische Harze enthalten den alkalischen Katalysator in einer Menge von 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der phenolischen Komponente. Typischerweise kann die zusätzliche Katalysatorlösung, die eine 50%ige (Gewicht der Gesamtmenge) Lösung von Natriumhydroxid (NaOH) umfaßt, zugegeben werden, wobei die Wassertoleranz eingestellt wird und die weitere Erhöhung des Molekulargewichts unterstützt wird.Suitable alkaline catalysts for catalyzing the reaction between the aldehyde and phenolic components of the phenolic resole resins include sodium hydroxide, barium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, organic amines and sodium carbonate, all as solutions of the catalyst dissolved in water. Typical commercially available phenolic resins contain the alkaline catalyst in an amount of 2% by weight based on the weight of the phenolic component. Typically the additional catalyst solution comprising a 50% (weight of total) solution of sodium hydroxide (NaOH) may be added to adjust the water tolerance and assist in further increasing the molecular weight.
Gehärtete phenolische Resolharze sind als Bindemittel für Schleifkörner besonders bevorzugt. Wenn jedoch ungehärtete phenolische Harze mit Wasser verarbeitet werden, wie es zur Verminderung der VOC-Emissionen üblich ist, entfaltet die ungehärtete phenolische Bindemittelprepolymerlösung infolge ihres Molekulargewichts und der nur partiellen Wasserlöslichkeit eine partielle Phasentrennung. Die vorliegende Erfindung meistert das Problem im wesentlichen durch Vermischen des ungehärteten phenolischen Resolharzes mit einem Reaktivverdünner mit den hier beschriebenen Eigenschaften und der hier beschriebenen Struktur. Die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindermittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung besitzen eine verbesserte Wassertoleranz, im wesentlichen gleiche Gelierzeiten und sehr niedrige Mengen von VOC, verglichen mit nicht modifizierten 100%igen (Gewicht des gesamten Harzes) phenolischen Harzen. Die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung, die Reaktivverdünner, wiedergegeben durch die allgemeine Formel I, verwenden, erzeugen Schleifmittel mit einer Schleifleistung, die im wesentlichen gleich der von nicht modifizierten, 100% (Gewicht des gesamten Harzes) auf phenolischem Harz basierenden Schleifmitteln ist. Die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung die Reaktivverdünner auf Poly(oxyalkylen)amin-Basis verwenden, liefern Schleifmittel mit einer Härte und Biegsamkeit, die zwischen der von nicht modifizierten, 100% (Gewicht des gesamten Harzes) auf phenolischem Harz basierenden Schleifmitteln und der 100% auf Epoxidharz basierenden Schleifmitteln liegt.Cured phenolic resole resins are particularly preferred as binders for abrasive grains. However, when uncured phenolic resins are processed with water, as is common to reduce VOC emissions, the uncured phenolic binder prepolymer solution undergoes partial phase separation due to its molecular weight and only partial water solubility. The present invention essentially overcomes the problem by mixing the uncured phenolic resole resin with a reactive diluent having the properties and structure described herein. The coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention have improved water tolerance, substantially equal gel times and very low levels of VOC compared to unmodified 100% (weight of total resin) phenolic resins. The coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention utilizing reactive diluents represented by general formula I produce abrasives having a grinding performance substantially equal to that of unmodified 100% (weight of total resin) phenolic resin-based abrasives. The coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention utilizing poly(oxyalkylene)amine-based reactive diluents produce abrasives having a hardness and flexibility intermediate between that of unmodified 100% (weight of total resin) phenolic resin-based abrasives and 100% epoxy resin-based abrasives.
Aldehyde, die zur Erzeugung der thermisch härtbaren Harze nützlich sind, die in den beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung nützlich sind, schließen cyclische, geradkettige und verzweigte Alkylaldehyde, die gesättigt oder ungesättigt sein können, und aromatische Aldehyde ein. Die Aldehyde besitzen vorzugsweise ein Molekulargewicht unter 300, wobei eine weniger viskose Bindemittelprepolymerlösung erhalten wird. Beispiele für geeignete Aldehyde schließen Formaldehyd, Benzaldehyd, Propanal, Hexanal, Cyclohexancarboxaldehyd, Acetaldehyd, Butyraldehyd, Valeraldehyd und weitere Aldehyde mit niederem Molekulargewicht ein. Formaldehyd wird, wegen seiner Verfügbarkeit, der niedrigen Kosten, der Eigenschaften des gehärteten Harzes und da er Bindemittelprepolymerlösungen mit niedriger Viskosität liefert, bevorzugt.Aldehydes useful in producing the thermally curable resins useful in the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention include cyclic, straight chain and branched alkyl aldehydes, which may be saturated or unsaturated, and aromatic aldehydes. The aldehydes preferably have a molecular weight below 300, thereby yielding a less viscous binder prepolymer solution. Examples of suitable aldehydes include formaldehyde, benzaldehyde, propanal, hexanal, cyclohexanecarboxaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, valeraldehyde and other low molecular weight aldehydes. Formaldehyde is preferred because of its availability, low cost, cured resin properties and because it provides low viscosity binder prepolymer solutions.
Sowohl die phenolischen Resol- als auch Novolakharze (einschließlich der resolierten Novolake) werden durch Warme gehärtet. Phenolische Novolakharze benötigen eine Formaldehydquelle, z.B. Hexamethylentetramin oder ein Resol, um die Härtung zu bewirken. Die Temperatur und der pH-Wert beeinflussen wesentlich den Polymerisationsmechanismus und die endgültigen Eigenschaften des gehärteten Harzes. Beispiele für im Handel erhältliche phenolische Harze schließen die unter den Warenzeichen "Varcum" (von BTL Specialty Resins Corp.), "Aerofene" (von Ashland Chemical Co.) und "Bakelite" (von Union Carbide) ein. Ein Standard, 70% Feststoffe, 1,96:1,0 phenolisches Formaldehyd/Phenol-Harz mit 2 Gew.-% KOH, bezogen auf das Gewicht des Phenols, ist von Reichold Chemicals, Mississauga, Ontario, Canada erhältlich.Both phenolic resole and novolak resins (including resoled novolaks) are heat cured. Phenolic novolak resins require a formaldehyde source, e.g. hexamethylenetetramine or a resole, to effect cure. Temperature and pH significantly affect the polymerization mechanism and the final properties of the cured resin. Examples of commercially available phenolic resins include those sold under the trademarks "Varcum" (from BTL Specialty Resins Corp.), "Aerofene" (from Ashland Chemical Co.), and "Bakelite" (from Union Carbide). A standard, 70% solids, 1.96:1.0 phenolic formaldehyde/phenol resin containing 2 wt.% KOH based on the weight of the phenol is available from Reichold Chemicals, Mississauga, Ontario, Canada.
Obwohl der Reaktivverdünner zur Herstellung der beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der Erfindung vorzugsweise mit dem thermisch härtbaren Harz vorgemischt wird, kann das thermisch härtbare Harz bei einigen Reaktivverdünnern, wie den POAA-Verdünnern, mit einer Wassermenge vorgemischt werden, die genügt, um ein wenig von der exothermen Wärme zu absorbieren, die beim Mischen des POAA mit dem Harz abgegeben wird. Das Gewichtsverhältnis von Harz zu dem Reaktivverdünner kann für alle in der Erfindung nützlichen Reaktivverdünner von 2:1 bis 100:1, und für die POAA-Reaktivverdünner von 1:1 bis 100:1, reichen. Typischerweise wird dann eine notwendige Menge eines geeigneten Lösungsmittels zugesetzt, um die Bindemittelprepolymerlösung beschichtungsfähig zu machen. Das Lösungsmittel ist für alle in der Erfindung verwendbaren Reaktivverdünner vorzugsweise Wasser, aber die Fachleute im Fachgebiet werden mit wenigen Versuchen erkennen, daß abhängig von dem gewählten Beschichtungsverfahren ein organisches Lösungsmittel nötig sein kann. Wenn Wasser als Lösungsmittel verwendet wird, wird es vorzugsweise auf die Wassertoleranzmenge der Bindemittelprepolymerlösung zugegeben, obwohl das nicht notwendig ist. Eine Wassertoleranz größer als 100% wird bevorzugt, größer als 150% besonders bevorzugt.Although the reactive diluent is preferably premixed with the thermally curable resin to prepare the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the invention, for some reactive diluents, such as the POAA diluents, the thermally curable resin may be premixed with an amount of water sufficient to absorb some of the exothermic heat given off when the POAA is mixed with the resin. The weight ratio of resin to the reactive diluent may range from 2:1 to 100:1 for all reactive diluents useful in the invention, and from 1:1 to 100:1 for the POAA reactive diluents. Typically, a necessary amount of a suitable solvent is then added to render the binder prepolymer solution coatable. The solvent is preferably water for all reactive diluents useful in the invention, but those skilled in the art will recognize with little experimentation that an organic solvent may be necessary depending on the coating process chosen. When water is used as a solvent, it is preferably added to the water tolerance level of the binder prepolymer solution, although this is not necessary. A water tolerance greater than 100% is preferred, greater than 150% is particularly preferred.
Zu den beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der Erfindung können auch ethylenisch ungesättigte Monomere zugesetzt werden, mit der Maßgabe, daß, falls das ausgewählte ethylenisch ungesättigte Monomer ein Acrylat ist, der Reaktivverdünner keine endständige Aminogruppe besitzen darf. Ethylenisch ungesättigte Monomere werden manchmal zu thermisch härtbaren Harzen zugegeben, wobei unter Verwendung einer geeigneten Strahlungsquelle ein Gelierungsmechanismus bereitgestellt wird, durch den in dem thermisch härtbaren Harz ein ineinandergreifendes Polymernetz erzeugt wird.Ethylenically unsaturated monomers may also be added to the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the invention, provided that if the ethylenically unsaturated monomer selected is an acrylate, the reactive diluent must not have a terminal amino group. Ethylenically unsaturated monomers are sometimes added to thermally curable resins to provide a gelling mechanism using a suitable radiation source to create an interlocking polymer network in the thermally curable resin.
Für die vorliegende Erfindung geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere schließen monomere oder polymere Verbindungen ein, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome, und gegebenenfalls Stickstoff- und Halogenatome, enthalten. Sauerstoff- und Stickstoffatome sind allgemein in Ether-, Ester-, Urethan-, Amid-und Harnstoffresten vorhanden. Die Verbindungen besitzen vorzugsweise ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von niedriger als 4000.Ethylenically unsaturated monomers suitable for the present invention include monomeric or polymeric compounds containing carbon, hydrogen and oxygen atoms, and optionally nitrogen and halogen atoms. Oxygen and nitrogen atoms are generally present in ether, ester, urethane, amide and urea moieties. The compounds preferably have a number average molecular weight of less than 4,000.
Bevorzugte Verbindungen sind Ester von aliphatischen Monohydroxy- und Polyhydroxyresten enthaltenden Vebindungen und ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Maleinsäure und dergleichen. Typische Beispiele für bevorzugte ethylenisch ungesättigte Verbindungen schließen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Vinyltoluol, Ethylenglykoldiacrylat und -methacrylat, Hexandioldiacrylat, Tri- und Tetraethylenglykoldiacrylat und - methacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythrittriacrylat und - methacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und -methacrylat, Dipentaerythritpentaacrylat, Sorbittriacrylat, Sorbithexaacrylat, Bisphenol A-diacrylat und ethoxyliertes Bisphenol A- diacrylat ein.Preferred compounds are esters of aliphatic monohydroxy and polyhydroxy radical-containing compounds and unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid and the like. Typical examples of preferred ethylenically unsaturated compounds include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, styrene, divinylbenzene, vinyltoluene, ethylene glycol diacrylate and methacrylate, hexanediol diacrylate, tri- and tetraethylene glycol diacrylate and methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, glycerol triacrylate, pentaerythritol triacrylate and methacrylate, pentaerythritol tetraacrylate and methacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, sorbitol triacrylate, sorbitol hexaacrylate, bisphenol A diacrylate and ethoxylated bisphenol A diacrylate.
Weitere in der Erfindung nützliche ethylenisch ungesättigte Verbindungen schließen Ethylenglykoldiitaconat, 1,4-Butandioldiitaconat, Propylenglykoldicrotonat, Dimethylmaleat und dergleichen ein. Weitere ethylenisch ungesättigte Verbindungen schließen Monoallyl-, Polyallyl- und Polymethallylester und Amide von Carbonsäuren, wie Diallylphthalat, Diallyladipat und N,N-Diallyladipamid ein. Noch weitere Stickstoff enthaltende Verbindungen schließen Tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazin, Acrylamid, Ethacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon und Vinylpiperidon ein. Wegen ihrer leichten Verfügbarkeit und der erhöhten Härtungsgeschwindigkeit werden Acrylverbindungen als ethylenisch ungesättigte Verbindungen bevorzugt.Other ethylenically unsaturated compounds useful in the invention include ethylene glycol diitaconate, 1,4-butanediol diitaconate, propylene glycol dicrotonate, dimethyl maleate, and the like. Other ethylenically unsaturated compounds include monoallyl, polyallyl, and polymethallyl esters and amides of carboxylic acids such as diallyl phthalate, diallyl adipate, and N,N-diallyladipamide. Still other nitrogen-containing compounds include tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurate, 1,3,5-tri(2-methacryloxyethyl)-s-triazine, acrylamide, ethacrylamide, N-methylacrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-vinylpyrrolidone, and vinylpiperidone. Acrylics are preferred as ethylenically unsaturated compounds because of their ready availability and increased cure rate.
Die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung werden hauptsächlich durch Wärme gehärtet, aber um eine partielle Gelierung zu erreichen, kann abhängig davon, ob ethylenisch ungesättigte Verbindungen zur Beschleunigung des Härtens zugegeben werden, Strahlungsenergie verwendet werden.The coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention are cured primarily by heat, but to achieve partial gelation, radiant energy may be used, depending on whether ethylenically unsaturated compounds are added to accelerate curing.
Wenn die Bindemittelprepolymerlösung allein durch Wärme gehärtet wird, sollte die Temperatur des Härtungsmilieus auf mindestens 100ºC eingestelk und die Bindemittelprepolymerlösung mindestens 4 Stunden bei dieser Temperatur gehalten werden. Das Harten kann bei höheren Temperaturen in kürzerer Zeit durchgeführt werden. Im Falle der be schichteten und nichtgewebten Schleifmittel ist die Härtungstemperatur auf die Temperatur begrenzt, die die in den Schleifmitteln verwendeten synthetischen und naturlichen Unterlagen aushalten können.When the binder prepolymer solution is cured by heat alone, the temperature of the curing environment should be set at a minimum of 100ºC and the binder prepolymer solution should be kept at this temperature for a minimum of 4 hours. Curing can be carried out in a shorter time at higher temperatures. In the case of coated and non-woven abrasives, the curing temperature is limited to the temperature that the synthetic and natural backings used in the abrasives can withstand.
Wenn die Bindemittelprepolymerlösung partiell durch Bestrahlen gehärtet werden kann, hängt die verwendete Strahlungsmenge von dem gewunschten Härtungsgrad und den einzelnen zur Herstellung der Bindemittelprepolymerlösung verwendeten Monomeren ab.If the binder prepolymer solution can be partially cured by irradiation, the amount of radiation used depends on the degree of cure desired and the individual monomers used to prepare the binder prepolymer solution.
Beispiele für Strahlungsenergiequellen schließen die ionisierende Strahlung, Ultraviolettstrahlung und sichtbares Licht ein. Ionisierende Strahlung, z.B. Elektronenstrahlung, besitzt vorzugsweise ein Energieniveau von 0,1 bis 10 mrad, starker bevorzugt 1 bis 10 mrad. Ultraviolettstrahlung besitzt eine Wellenlänge innerhalb des Bereiches von 200 bis 700 Nanometer, stärker bevorzugt zwischen 250 bis 400 Nanometer. Sichtbares Licht ist eine Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 800 Nanometer, stärker bevorzugt zwischen 400 bis 550 Nanometer. Die Geschwindigkeit des Härtens bei einem gegebenen Strahlungsniveau ändert sich sowohl entsprechend der Dicke des Bindemittels, der Temperatur als auch der Dichte und der Art der Zusammensetzung. Die Ultraviolettstrahlung, die mit einer Lampenleistung von 79 Watt/cm erzielt wird, wird bevorzugt. Bei dieser Leistung sollten die Bindemittelprepolymerlösungen mit einer Rate von 30 m/min belichtet werden.Examples of radiant energy sources include ionizing radiation, ultraviolet radiation and visible light. Ionizing radiation, e.g. electron beams, preferably has an energy level of 0.1 to 10 mrad, more preferably 1 to 10 mrad. Ultraviolet radiation has a wavelength within the range of 200 to 700 nanometers, more preferably between 250 to 400 nanometers. Visible light is radiation having a wavelength in the range of 400 to 800 nanometers, more preferably between 400 to 550 nanometers. The rate of curing at a given level of radiation varies according to the thickness of the binder, the temperature, as well as the density and type of composition. Ultraviolet radiation obtained with a lamp power of 79 watts/cm is preferred. At this power, the binder prepolymer solutions should be exposed at a rate of 30 m/min.
Gegebenenfalls kann ein thermischer Initiator zur Erhöhung der Geschwindigkeit des thermischen Härtens zugesetzt werden. Beispiele für die thermischen Initiatoren schließen Peroxide, z.B. Benzoylperoxid, und Azoverbindungen ein.Optionally, a thermal initiator may be added to increase the rate of thermal curing. Examples of thermal initiators include peroxides, e.g. benzoyl peroxide, and azo compounds.
Wenn die beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösung zuerst durch Ultraviolettbestrahlung partiell gehärtet wird, ist ein Photoinitiator zum Auslösen der radikalischen Polymerisation notwendig. Beispiele für die Photoinitiatoren sind organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Benzophenone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacrylimidazole, Bisimidazole, Chloralkyltriazine, Benzoinester, Benzilketale, Thioxanthone und Acetophenonderivate. Weitere Hinweise auf Photoinitiatorsysteme für freie Radikale für ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind in den U.S. Patenten Nrs. 3,887,450; 3,895,949; und 3,775,113 beschrieben. Ein weiterer guter Hinweis auf Photoinitiatorsysteme für freie Radikale ist bei J. Kosar, Light-Sensitive Systems, J. Wiley and Sons, Inc. (1965), besonders das Kapitel 5, gegeben.When the coatable, thermally curable binder prepolymer solution is first partially cured by ultraviolet irradiation, a photoinitiator is necessary to initiate the free radical polymerization. Examples of the photoinitiators are organic peroxides, azo compounds, quinones, benzophenones, nitroso compounds, acyl halides, hydrazones, mercapto compounds, pyrylium compounds, triacrylimidazoles, bisimidazoles, chloroalkyltriazines, benzoin esters, benzil ketals, thioxanthones, and acetophenone derivatives. Further references to free radical photoinitiator systems for ethylenically unsaturated compounds are described in U.S. Patent Nos. 3,887,450; 3,895,949; and 3,775,113. Another good reference to photoinitiator systems for free radicals is given in J. Kosar, Light-Sensitive Systems, J. Wiley and Sons, Inc. (1965), especially Chapter 5.
Wenn die beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösung durch Belichtung mit sichtbarem Licht gehärtet werden kann, wird ein Photoinitiator benötigt, um die Polymerisation durch freie Radikale einzuleiten. Beispiele für bevorzugte Photoinitiatoren können im U.S. Patent Nr. 4,735,632 gefünden werden.If the coatable, thermally curable binder prepolymer solution can be cured by exposure to visible light, a photoinitiator is required to initiate free radical polymerization. Examples of preferred photoinitiators can be found in U.S. Patent No. 4,735,632.
Die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung können Füllstoffe, Fasern, Gleitmittel, Schleifhilfsmittel, Netzmittel und kleinere Mengen anderer Additive, wie Tenside, Pigmente, Farbstoffe, Kupplungsmittel, Weichmacher und Suspensionsmittel enthalten. Die Mengen dieser Stoffe werden so ausgewahlt, daß sie die gewunschten Eigenschaften ergeben.The coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention may contain fillers, fibers, lubricants, grinding aids, wetting agents, and minor amounts of other additives such as surfactants, pigments, dyes, coupling agents, plasticizers, and suspending agents. The amounts of these materials are selected to provide the desired properties.
Beschichtete Schleifmittel, die durch gehärtete Formen der beschichtungsfähigen, thermisch hartbaren Bindemittelprepolymerlösungen der Erfindung hergestellt werden können, werden in dem vergrößerten Querschnitt in Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Wie in Fig. 1 gezeigt, schließt das beschichtete Schleifmittel, allgemein als 10 bezeichnet, eine biegsame Unterlage 12, z.B. ein Papierblatt oder ein Stoffgewebe, die gegebenenfalls mit einer Imprägnierbeschichtung (nicht gezeigt), gegebenenfalls mit einem Leimbelag auf der Rückseite 14 und / oder gegebenenfalls mit einem Leimbelag auf der Vorderseite 16 behandelt werden kann, ein. Über den Leimbelag auf der Vorderseite ist eine Belagsbildung 18 geschichtet, in der Schleifkörner 20, wie z.B. Siliciumcarbid- oder Aluminiumoxidschleifkörner, eingebettet sind. Ein Leimbelag 22 wurde über die Belagsbildung 18 und die Schleifkörner 20 gelegt. Es gibt typischerweise keine klare Linie der Abgrenzung zwischen der Imprägnierbeschichtung, dem Leimbelag auf der Rückseite und dem Leimbelag auf der Vorderseite, die im Innern der Stoffunterlage, die mit Harzen dieser Beschichtungen so gut wie möglich gesättigt ist, aufeinandertreffen. Typische Imprägnierbeschichtungen können weiche Acryllatices, natürlicher Kautschuk und die vorstehend beschriebenen thermisch härtbaren Harze einschließen. Leimbeläge auf der Rückseite und der Vorderseite können auch die hier beschriebenen thermisch härtbaren Harze umfassen.Coated abrasives which can be prepared by cured forms of the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the invention are illustrated in the enlarged cross-section in Figs. 1 and 2. As shown in Fig. 1, the coated abrasive, generally designated 10, includes a flexible backing 12, e.g., a sheet of paper or a web of cloth, optionally coated with an impregnating coating (not shown) which may optionally be treated with a size coat on the back surface 14 and/or optionally with a size coat on the front surface 16. Over the size coat on the front surface is layered a coating formation 18 in which abrasive grains 20, such as silicon carbide or aluminum oxide abrasive grains, are embedded. A size coat 22 has been placed over the coating formation 18 and the abrasive grains 20. There is typically no clear line of demarcation between the impregnating coating, the size coat on the back surface and the size coat on the front surface which meet inside the fabric backing which is saturated as much as possible with resins of these coatings. Typical impregnating coatings may include soft acrylic latexes, natural rubber and the thermally curable resins described above. Back and front adhesive coatings may also include the thermally curable resins described here.
In Fig. 2 wird ein beschichtetes Schleifmittel veranschaulicht, allgemein als 30 bezeichnet, das auf einer Papierunterlage 32 erzeugt wird. Die Papierunterlage 32 wird mit einem Leimbelag auf der Unterseite 34 und einem Leimbelag auf der Vorderseite 36 behandelt. Der Leimbelag auf der Vorderseite 36 wird mit einer Belagsbildung 38 überschichtet, in der Schleifkörner 40 eingebettet sind. Die Schleifkörner 40 und die Belagsbildung 38 werden mit einem Leimbelag 42 überschichtet, der das Festhaften der Schleifkörner 40 auf der Unterlage, während der Anwendung, unterstützt und außerdem Schleifhilfsmittel enthalten kann.Illustrated in Fig. 2 is a coated abrasive, generally designated 30, formed on a paper backing 32. The paper backing 32 is treated with a size coat on the bottom surface 34 and a size coat on the front surface 36. The size coat on the front surface 36 is overcoated with a coating formation 38 in which abrasive grains 40 are embedded. The abrasive grains 40 and the coating formation 38 are overcoated with a size coat 42 which assists in adhering the abrasive grains 40 to the backing during use and may also contain grinding aids.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht, bei etwa 100-facher Vergrößerung, einer Ausführungsform eines typischen nichtgewebten Schleifmittels mit seinen drei Bestandteilen. Die faserige Matte 50 ist das Substrat auf dem die Schleifkörner 52 durch das harzige Bindemittel 54 festhaften.Fig. 3 shows an enlarged schematic view, at about 100x magnification, of one embodiment of a typical nonwoven abrasive article with its three components. The fibrous mat 50 is the substrate to which the abrasive grains 52 are adhered by the resinous binder 54.
In den Schleifmitteln werden häufig Füllstoffe verwendet, um die Kosten zu senken und die räumliche Stabilität und weitere physikalische Eigenschaften zu verbessern. Füllstoffe können aus jedem Füllstoff ausgewählt werden, der die Eigenschaften des Bindemittels nicht nachteilig beeinflußt. Bevorzugte Füllstoffe schließen Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciummetasilikat, Aluminiumsulfat, Aluminiumoxidtrihydrat, Kryolith, Magnesiumoxid, Kaolin, Quarz und Glas ein. Füllstoffe, die als Schleifhilfsmittel wirken, sind Kryolith, Kaliumfluoroborat, Feldspat und Schwefel. Die Füllstoffe können in verschiedenen Mengen verwendet werden, die nur durch die Maßgabe eingeschränkt sind, daß das Schleifmittel zufriedenstellende mechanische Eigenschaften (wie Biegsamkeit und Zähigkeit) behält.Fillers are often used in abrasives to reduce costs and improve spatial stability and other physical properties. Fillers may be selected from any filler that does not adversely affect the properties of the binder. Preferred fillers include calcium carbonate, calcium oxide, calcium metasilicate, aluminum sulfate, alumina trihydrate, cryolite, magnesium oxide, kaolin, quartz and glass. Fillers that act as grinding aids include cryolite, potassium fluoroborate, feldspar and sulfur. The fillers may be used in various amounts limited only by the proviso that the abrasive retains satisfactory mechanical properties (such as flexibility and toughness).
Die Unterlage für beschichtete Schleifmittel kann, zum Beispiel, aus Papier, Stoff, Vulkanfiber, einer polymeren Folie oder aus jedem anderen Unterlagenmaterial erzeugt werden, das zur Verwendung in einem beschichteten Schleifmittel oder behandelten Abwandlungen davon bekannt ist.The backing for coated abrasives can be made, for example, from paper, cloth, vulcanized fiber, a polymer film or any other backing material known for use in a coated abrasive or treated variations thereof.
Die Schleifkörner können aus jeder zur Erzeugung von beschichteten Schleifmitteln angewendeten Sorte bestehen und sie können, zum Beispiel, aus Flintstein, Granat, Aluminiumoxid, keramischem Aluminiumoxid, Tonerde-Zirkonerde (einschließlich geschmolzener Tonerde-Zirkonerde, wie sie in den U.S. Patenten Nrs. 3,781,172; 3,891,408; und 3,893,826 offenbart ist und im Handel von Norton Company of Worcester, Massachusetts unter der Handeisbezeichnung "NorZon" erhältlich ist), Schneidediamant, Siliciumcarbid (einschließlich feuerfestem, beschichtetem Siliciumcarbid, wie es in dem U.S. Patent Nr. 4,505,720 offenbart ist), auf α-Aluminiumoxid basierendem keramischen Material (erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company unter der Handeslbezeichnung "CUBITRON") wie in den U.S. Patenten Nrs. 4,314,827; 4,518,397; 4,574,003; 4,744,802; und in der EP Veröffentlichung 228,856 offenbart, oder Gemischen davon bestehen. Die Schleifkörner können einzeln oder als Agglomerat verwendet werden. Die Mengenverteilung der Schleifkörner auf der Unterlage liegt im üblichen Rahmen. Die Schleifkörner können abhängig von den Erfordernissen des einzelnen beschichteten Schleifmittels ausgerichtet sein oder sie können ohne Ausrichtung auf die Unterlage aufgetragen werden.The abrasive grains may be of any type used to make coated abrasives and may be, for example, flint, garnet, alumina, ceramic alumina, alumina-zirconia (including fused alumina-zirconia as disclosed in U.S. Patent Nos. 3,781,172; 3,891,408; and 3,893,826 and commercially available from Norton Company of Worcester, Massachusetts under the trade designation "NorZon"), cutting diamond, silicon carbide (including refractory coated silicon carbide as disclosed in U.S. Patent No. 4,505,720), alpha-alumina based ceramic material (available from Minnesota Mining and Manufacturing Company under the trade designation "CUBITRON") as disclosed in U.S. Patent Nos. 4,314,827; 4,518,397; 4,574,003; 4,744,802; and EP Publication 228,856, or mixtures thereof. The abrasive grains can be used individually or as an agglomerate. The quantitative distribution of the abrasive grains on the backing is within the usual range. The abrasive grains can be oriented depending on the requirements of the individual coated abrasive or they can be applied to the backing without orientation.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellte beschichtete Schleifmittel können auch Modifizierungen einschließen, wie sie im Fachgebiet bekannt sind. Zum Beispiel kann eine Beschichtung der Rückseite, z.B. ein druckempfindlicher Klebstoff(PSA), auf die nicht-schleifende Seite der Unterlage aufgetragen werden und verschiedene besondere Leimbeläge, wie Zinkstearat, können auf die Schleifoberfläche aufgetragen werden, wobei die Schleifbelastung vermieden wird; alternativ kann der besondere Leimbelag ein Schleifhilfsmittel zur Verbesserung der Abschleifeigenschaften des beschichteten Schleifmittels, oder eine Ablösebeschichtung enthalten, was eine einfache Trennung von PSA von der beschichteten Schleifoberfläche erlaubt.Coated abrasives made in accordance with the present invention may also include modifications as are known in the art. For example, a backing coating, e.g., a pressure sensitive adhesive (PSA), may be applied to the non-abrasive side of the backing and various special size coats, such as zinc stearate, may be applied to the abrasive surface, thereby avoiding the abrasive stress; alternatively, the special size coat may contain a grinding aid to improve the abrasive properties of the coated abrasive, or a release coating, allowing easy separation of the PSA from the coated abrasive surface.
Ein Vorteil des Verfahrens zur Herstellung der Schleifmittel der vorliegenden Erfindung gegenüber den vorher bekannten Verfahren liegt in der Verminderung der VOC- Emissionen durch Gewindeöfen. Das Einbeziehen von Reaktivverdünnern mit endständigen Amino- oder Harnstoffresten in die hier beschriebenen beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen verringert wesentlich die Formaldehydemissionen während des Härtens der Bindemittelprepolymerlösungen und kann auch die Wassertoleranz der ungehärteten Bindemittelprepolymerlösung erhöhen. Eine sorgfältige Auswahl des thermisch härtbaren Harzes und des Reaktivverdünners (Verwendung eines Reaktivverdünners mit einem Molekulargewicht von niedriger als 1000) ermöglicht es, beschichtungsfähige Viskositäten allein mit Wasser als Lösungsmittel zu erhalten. Organische Lösungsmittel, die zu atmosphärischen VOC beitragen, sind dann zur Einstellung der Viskosität nicht notwendig.An advantage of the process for making the abrasives of the present invention over previously known processes is the reduction of VOC emissions from thread furnaces. The inclusion of amino or urea terminated reactive diluents in the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions described herein significantly reduces formaldehyde emissions during curing of the binder prepolymer solutions and can also increase the water tolerance of the uncured binder prepolymer solution. Careful selection of the thermally curable resin and reactive diluent (use of a reactive diluent with a molecular weight of less than 1000) makes it possible to obtain coatable viscosities using water alone as the solvent. Organic solvents, which contribute to atmospheric VOCs are then not necessary to adjust the viscosity.
Bei der Herstellung von beschichteten Schleifmitteln der Erfindung können die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung, wenn sie gehärtet sind, als eine Behandlungsbeschichtung für die Unterlage, z.B. für Stoff, Papier oder eine Kunststoffschicht, wobei eine Beschichtung der Rückseite (ein Leimbelag auf der Rückseite) oder eine Beschichtung der Vorderseite (ein Leimbelag auf der Vorderseite) der Unterlage gesättigt oder bereitgestellt wird, als Belagsbildung, an die die Schleifkörner zuerst befestigt werden, als Leimbelag zum Festhaften der Schleifkörner an die Unterlage oder für eine Kombination der vorstehend erwähnten Beschichtungen, verwendet werden. Außerdem können die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung, wenn sie ausgehärtet sind, in Ausführungsformen der beschichteten Schleifmittel verwendet werden, bei denen nur eine einzige Bindemittelbeschichtung angewendet wird, d.h. bei denen eine einzige Beschichtung den Platz einer Belagsbildung/Leimbelag-Zusammensetzung einnimmt.In making coated abrasives of the invention, the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention, when cured, can be used as a treatment coating for the backing, e.g., for cloth, paper, or a plastic layer, saturating or providing a coating on the backside (a back size coat) or a coating on the frontside (a front size coat) of the backing, as a coating to which the abrasive grains are first attached, as a size coat for adhering the abrasive grains to the backing, or for a combination of the coatings mentioned above. In addition, the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention, when cured, can be used in coated abrasives embodiments where only a single binder coating is applied, i.e., where a single coating takes the place of a coating/size coat composition.
Wenn die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung in einem oder mehreren Behandlungsschritten auf eine Unterlage aufgetragen werden, wobei eine Behandlungsbeschichtung erzeugt wird, kann die Behandlungsbeschichtung durch Führen der behandelten Unterlage über eine erhitzte Trommel thermisch gehärtet werden; es ist nicht nötig, die Unterlage am Laufband ("festoon") zu härten, um die Behandlungsbeschichtung oder -beschichtungen zu fixieren. Nachdem die Unterlage gut mit einer Behandlungsbeschichtung behandelt wurde, kann die Belagsbildung aufgetragen werden. Nach dem Auftragen der Belagsbildung werden die Schleifkörner über die Belagsbildung aufgetragen. Anschließend wird die Belagsbildung, die nun die Schleifkörner trägt, einer Wärmequelle, und gegebenenfalls einer Strahlungsquelle, ausgesetzt, die im allgemeinen das Bindemittel genügend verfestigt oder fixiert, wobei die Schleifkörner an die Unterlage festhaften. Es wird bevorzugt, nur die Wärmequelle zum Fixieren der Belagsbildung zu verwenden, wenn keine ethylenisch ungesättigten Monomere anwesend sind. Danach wird der Leimbelag aufgetragen und die Zusammensetzung Leimbelag/Schleifkörner/Belagsbildung wird, vorzugsweise über einen Trommelhärter, einer Wärmequelle ausgesetzt. Das Verfahren wird im wesentlichen die Belagsbildung und den Leimbelag in den beschichteten Schleifausführungen härten oder fixieren.When the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention are applied to a substrate in one or more treatment steps to form a treatment coating, the treatment coating can be thermally cured by passing the treated substrate over a heated drum; it is not necessary to festoon the substrate to fix the treatment coating or coatings. After the substrate has been well treated with a treatment coating, the coating can be applied. After the coating is applied, the abrasive grains are applied over the coating. The coating, now carrying the abrasive grains, is then exposed to a heat source, and optionally a radiation source, which generally sufficiently solidifies or fixes the binder, whereby the abrasive grains adhere to the substrate. It is preferred to use only the heat source to set the scale when no ethylenically unsaturated monomers are present. Thereafter, the size coat is applied and the size coat/abrasive grain/scale composition is exposed to a heat source, preferably via a drum hardener. The process will essentially harden or set the scale and size coat in the coated abrasive designs.
Die beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung brauchen nur, wenn sie ausgehärtet sind, in mindestens einer der Bindemittelschichten vorzuliegen, d.h. in der Behandlungsbeschichtung, der Belagsbildung, dem Leimbelag, die das beschichtete Schleifmittel umfaßt. Sie braucht nicht in jeder Bindemittelschicht vorzuliegen; die anderen Bindemittelschichten können verschiedene andere im Fachgebiet bekannte Bindemittel, z.B. Bindemittel auf Epoxidharz-Basis, verwenden. Wenn das Bindemittel der vorliegenden Erfindung sich in mehr als einer Schicht befindet, brauchen die Härtungsbedingungen zur Härtung jeder Schicht des beschichteten Schieifmittels nicht gleich sein.The coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention need only be present, when cured, in at least one of the binder layers, ie, the treatment coat, the coating, the size coat, which comprises the coated abrasive. It need not be present in every make layer; the other make layers may use various other binders known in the art, e.g., epoxy-based binders. When the binder of the present invention is in more than one layer, the curing conditions for curing each layer of the coated abrasive need not be the same.
Es ist auch beabsichtigt, daß gehärtete Ausführungen der beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen der vorliegenden Erfindung als ein Bindemittel für nichtgewebte Schleifmittel angewendet werden können. Nichtgewebte Schleifmittel schließen typischerweise offene, poröse, erhabene Fasermatten mit darauf durch ein Bindemittel gebundene Schleifkörner ein. Das Verfahren umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform das Vereinigen einer 30-95%igen Feststofflösung eines thermisch härtbaren Harzes mit einem Reaktivverdünner, wie vorstehend beschrieben, wobei eine beschichtungsfähige, thermisch härtbare Bindemittelprepolymerlösung erzeugt wird, Zugabe von Schleifkörnern zu der beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösung, Beschichten der mit Schleifkörnern gefüllten, beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösung auf mindestens einem Teil der Fasern einer erhabenen, offenen, faserigen Matte und Behandeln des erhaltenen Gefüges unter Bedingungen, vorzugsweise Wärme, die genügen, das Härten der Bindemittelprepolymerlösung zu bewirken. Gegebenenfalls können vor dem Härten der Bindemittelprepolymerlösung, zum Beispiel, durch elektrostatische Fällung oder durch Elektrosprühverfahren, weitere Schleifkörner aufgetragen werden. Ein geeignetes Elektrosprühbeschichtungsverfahren ist im U.S. Patent Nr. 4,748,043 beschrieben und wird hier durch Bezugnahme aufgenommen.It is also contemplated that cured embodiments of the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions of the present invention may be employed as a binder for nonwoven abrasives. Nonwoven abrasives typically include open, porous, raised fiber mats with abrasive grains bonded thereto by a binder. The process comprises, in a preferred embodiment, combining a 30-95% solids solution of a thermally curable resin with a reactive diluent as described above to form a coatable, thermally curable binder prepolymer solution, adding abrasive grains to the coatable, thermally curable binder prepolymer solution, coating the abrasive grain-filled, coatable, thermally curable binder prepolymer solution onto at least a portion of the fibers of a raised, open fibrous mat, and treating the resulting structure under conditions, preferably heat, sufficient to effect curing of the binder prepolymer solution. Optionally, additional abrasive grains may be applied prior to curing the binder prepolymer solution, for example, by electrostatic precipitation or by electrospraying. A suitable electrospray coating process is described in U.S. Patent No. 4,748,043 and is incorporated herein by reference.
Gehärtete Bindemittelprepolymere der vorliegenden Erfindung können auch zur Herstellung gebundener Schleifmittel verwendet werden. Gebundene Schleifmittel bestehen typischerweise aus einer geformten Masse von einzelnen oder agglomerierten Schleifkörnern, die durch ein organisches oder keramisches Bindematerial zusammengehalten wird. Die geformte, gehärtete Masse liegt vorzugsweise in Form eines Schleifrads vor. Es ist jedoch nicht notwendig, die Bindemittelprepolymerlösung und die Schleifkörner vor dem Härten des Bindemittelprepolymers in eine Form zu bringen. Das Bindemittelprepolymer und die Schleifkörner können, zum Beispiel, auf eine Oberfläche gegossen und zu einer flachen gebundenen Schleifschicht gehärtet werden.Cured binder prepolymers of the present invention can also be used to make bonded abrasives. Bonded abrasives typically consist of a shaped mass of individual or agglomerated abrasive grains held together by an organic or ceramic binder material. The shaped, cured mass is preferably in the form of a grinding wheel. However, it is not necessary to mold the binder prepolymer solution and the abrasive grains prior to curing the binder prepolymer. The binder prepolymer and the abrasive grains can, for example, be poured onto a surface and cured into a flat bonded abrasive layer.
Die nachstehenden Testverfahren wurden zum Kennzeichnen der Lösungen und der Produkte der Erfindung verwendet.The following test methods were used to characterize the solutions and the products of the invention.
Die Wassermenge (in Prozent des Harzgewichts), die ein phenolisches Harz vor der Phasentrennung toleriert, dient als Indikator, wieviel Wasser als Lösungsmittel zugegeben werden kann und wie sich das Molekulargewicht des Harzes erhöht hat. Eine 50,0 g Probe des Harzes, das geprüft werden soll, wurde in einem 250 ml Becherglas bei 25ºC auf eine Waage gebracht. Beim Mischen der Probe mit einem magnetischen Rührer wurden anteilig kleine Mengen destilliertes Wasser zugegeben, wobei das Harz nach jeder Wasserzugabe mit dem Wasser gemischt wurde, bis ein homogenes Gemisch erhalten wurde. Der Endpunkt wurde dann erreicht, als die Harz/Wasser-Lösung ein bleibendes milchiges Aussehen anzunehmen begann, d.h. wenn das Wasser und das Harz auch nach gründlichem Rühren ein milchiges Aussehen behalten. Nachdem der Endpunkt erreicht wurde, wurde das Becherglas und der Inhalt gewogen, und die Wassertoleranz ist (A-B) x 100%, wobei A = Endgewicht des Becherglasinhalts, B = Gewicht des Harzes (Anfangsgewicht) bedeutet.The amount of water (in percent of resin weight) that a phenolic resin tolerates before phase separation serves as an indicator of how much water is solvent can be added and how the molecular weight of the resin has increased. A 50.0 g sample of the resin to be tested was placed on a balance in a 250 ml beaker at 25ºC. While mixing the sample with a magnetic stirrer, small amounts of distilled water were added proportionately, the resin being mixed with the water after each addition of water until a homogeneous mixture was obtained. The end point was then reached when the resin/water solution began to take on a permanent milky appearance, that is, when the water and resin retain a milky appearance even after thorough stirring. After the end point was reached, the beaker and contents were weighed and the water tolerance is (AB) x 100% where A = final weight of beaker contents, B = weight of resin (initial weight).
Die Gelierzeit liefert eine indirekte Messung des Polymerisationsgrads für phenolische Harze bei einer bestimmten Katalysatormenge. Je kleiner die Gelierzeit ist, als um so größer wird die Erhöhung des Molekulargewichts des Harzes angenommen. Für jede Messung wurde ein im Handel erhältliches Gelierzeitmeßgerät, bekannt unter der Handelsbezeichnung "Sunshine Gelmeter", von Sunshine Co. erhältlich, verwendet. Das Gelierzeitmeßgerät ist ein Torsionsgerät, bei dem ein Glasstab (168 mm Länge, 6,35 mm Durchmesser) an einem Ende über ein Futter an einen Torsionsdraht (0,254 mm Saitendraht, von Sunshine Co. erhältlich) gebunden ist, und der Torsionsdraht dann wieder über eine magnetische Kupplung an einen Antriebsmechanismus angebracht ist, so daß die Draht/Glasstab-Kombination vertikal zu dem Antriebsmechanismus hängt. Zwischen dem Futter und der magnetischen Kupplung befanden sich 2,81 cm Draht. Ein Versuchsrohr (150 x 18 mm) wurde auf 65 mm Tiefe mit dem Harz, das untersucht wurde, gefüllt (anlänglich bei 25ºC ± 3ºC) und das Rohr in ein siedendes Wasserbad gelegt. Der Glasstab wurde in das Rohr gesenkt, so daß das niedrigere Ende des Glasstabs 6,35 mm vom Boden entfernt war und die Harzmenge im Rohr unter dem Wasserbadniveau lag. Der Glasstab/Torsionsdraht rotierte dann angetrieben vom Antriebsmechanismus im Bad. Beim Rotieren der Kombination, rotierte ebenfalls ein vorspringender Teil, der sich von dem Futter, das den Glasstab und den Torsionsdraht verband, erstreckte, und schließlich einen ähnlichen, stationären vorspringenden Teil, der sich von der Maschine erstreckte, berührte. Der Abstand zwischen den vorspringenden Teilen wurde für jeden Versuch anfangs auf 2,38 mm festgelegt. Die Zeit, die der rotierende vorspringende Teil brauchte, um den stationären vorspringenden Teil zu berühren, wurde für jedes Harz als Gelierzeit registriert.Gel time provides an indirect measure of the degree of polymerization for phenolic resins at a given amount of catalyst. The smaller the gel time, the greater the increase in the molecular weight of the resin is assumed to be. For each measurement, a commercially available gel time meter known under the trade name "Sunshine Gelmeter" available from Sunshine Co. was used. The gel time meter is a torsion device in which a glass rod (168 mm long, 6.35 mm diameter) is attached at one end via a chuck to a torsion wire (0.254 mm string wire, available from Sunshine Co.) and the torsion wire is then attached again via a magnetic clutch to a drive mechanism so that the wire/glass rod combination hangs vertically to the drive mechanism. 2.81 cm of wire was located between the chuck and the magnetic clutch. A test tube (150 x 18 mm) was filled to a depth of 65 mm with the resin being tested (equivalent to 25ºC ± 3ºC) and the tube placed in a boiling water bath. The glass rod was lowered into the tube so that the lower end of the glass rod was 6.35 mm from the bottom and the amount of resin in the tube was below the water bath level. The glass rod/torsion wire then rotated in the bath driven by the drive mechanism. As the combination rotated, a projection extending from the chuck connecting the glass rod and the torsion wire also rotated and eventually contacted a similar stationary projection extending from the machine. The distance between the projections was initially set at 2.38 mm for each test. The time taken for the rotating protruding part to contact the stationary protruding part was recorded as the gel time for each resin.
Für alle Härtemessungen wurde ein unter der Handelsbezeichnung "Leitz-Micro-Hardness" bekanntes Härteprüfgerät angewendet. Das Untersuchungsverfahren ist in ASTM E-92-82 beschrieben (1987 wieder bestätigt), das hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. In jedem Fall wurde 30 Sekunden eine Last von 50 Gramm angewendet, um die erforderliche Einkerbung zu erzielen.For all hardness measurements, a hardness tester known under the trade name "Leitz-Micro-Hardness" was used. The test procedure is described in ASTM E-92-82 (reaffirmed in 1987), which is hereby reference. In each case, a load of 50 grams was applied for 30 seconds to achieve the required indentation.
Die Versuche wurden jeweils in Übereinstimmung mit ASTM D 1682, Verfahren 2C-T, das hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, durchgeführt.All tests were conducted in accordance with ASTM D 1682, Method 2C-T, which is incorporated herein by reference.
Der Versuch stellte ein Maß des Schliffs (das Material, das von dem Werkstück entfernt wurde) und der Politur (die relative Qualität der abgeschliffenen Oberfläche) beschichteter Schleifmittel, unter feuchten Bedingungen, bereit. Ein kreisförmiges Probestück mit 10,16 cm Durchmesser wurde von dem geprüften Schleifmaterial geschliffen und durch einen druckempfindlichen Klebstoff an ein Stützpolster befestigt, das durch Tränken in Wasser vorkonditioniert wurde. Das Schleifmaterial wurde dann ins Wasser gelegt und so vorbefeuchtet. Das Stützpolster wurde an die angetriebene Scheibe eines Schiefer-Schleifprüfgeräts (erhältlich von Frazier Precision Company, Gaithersburg, Maryland) festgemacht, das zum Prüfen im feuchten Medium lotrecht gestellt wurde. Es wurde ein kreisförmiges Acrylkunststoff-Werkstück mit 10,16 cm Durchmesser und 1,27 cm Dicke verwendet, das unter der Handelsbezeichnung "POLYCAST"-Acrylkunststoff von Seelye Plastics, Bloomington, Minnesota erhältlich ist. Das Anfangsgewicht eines jeden Werkstücks wurde auf Milligrannn-Genauigkeit vor dem Montieren des Schleifprüfers auf den Werkstückhalter registriert. Die Geschwindigkeit der Wassertropfen wurde auf 60 (+/- 6 Gramm) pro Minute festgelegt. Auf die Gewichtsrampe des Schleifprüfers wurde eine Last von 4,55 kg gelegt und das montierte Schleifprobestück auf das Werkstück gesenkt. Die Maschine wurde auf 500 Perioden und anschließendem automatischen Halt eingestellt. Nach jeweils 500 Perioden des Tests wurde das Werkstück von Wasser und Schutt abgewischt und dann gewogen. Der kumulative Schliff einer jeden Prüfüng über 500 Perioden war die Differenz zwischen dem Anfangsgewicht und dem Gewicht nach jedem Versuch.The test provided a measure of the cut (the material removed from the workpiece) and polish (the relative quality of the abraded surface) of coated abrasives under wet conditions. A 4-inch diameter circular coupon was ground from the abrasive material being tested and secured by a pressure-sensitive adhesive to a backing pad that had been preconditioned by soaking in water. The abrasive material was then placed in the water to pre-wet it. The backing pad was secured to the driven disk of a slate grinding tester (available from Frazier Precision Company, Gaithersburg, Maryland) that was placed vertically for testing in the wet medium. A 4-inch diameter, 1/2-inch thick circular acrylic plastic workpiece was used, available under the trade designation "POLYCAST" acrylic plastic from Seelye Plastics, Bloomington, Minnesota. The initial weight of each workpiece was recorded to milligrain accuracy prior to mounting the abrasive tester on the workpiece holder. The water drop velocity was set at 60 (+/- 6 grams) per minute. A 10-pound load was placed on the weight ramp of the abrasive tester and the mounted abrasive specimen was lowered onto the workpiece. The machine was set to run 500 cycles followed by an automatic stop. After each 500 cycles of the test, the workpiece was wiped clean of water and debris and then weighed. The cumulative cut of each test over 500 cycles was the difference between the initial weight and the weight after each trial.
Zum Bestimmen der Politur des Werkstücks wurde das geschliffene Werkstück in den Probestückhalter eines "Rank Surtronic 3" Profilometers montiert, der von Rank Taylor-Hobson, Leicester, England erhältlich ist, und das Oberflächenprofil gemessen. Bei jedem Versuch wurde Rtm, das Mittel der Maximum-Werte von Spitze und Vertietung von 5 Probelängen registriert.To determine the polish of the workpiece, the ground workpiece was mounted in the specimen holder of a "Rank Surtronic 3" profilometer available from Rank Taylor-Hobson, Leicester, England, and the surface profile measured. For each test, Rtm, the mean of the maximum values of peak and depression of 5 specimen lengths, was recorded.
Es wurden die nachstehenden Materialien, wie in den Beispielen beschrieben (die Anführungszeichen bedeuten Handelsbezeichnungen), verwendet:The following materials were used as described in the examples (the quotation marks indicate trade names):
Die unter der Handelsbezeichnung "EPON 871" bekannte chemische Substanz ist ein Epoxidharz, das von Shell Chemical Company, Houston, Texas erhältlich ist;The chemical substance known under the trade name "EPON 871" is an epoxy resin available from Shell Chemical Company, Houston, Texas;
Die unter der Handelsbezeichnung "EPON 828" bekannte chemische Substanz ist ein Epoxidharz, das von Shell Chemical Company, Houston, Texas, erhältlich ist;The chemical substance known under the trade name "EPON 828" is an epoxy resin available from Shell Chemical Company, Houston, Texas;
Die unter der Handelsbezeichnung "VERSAMIDE 125" bekannte chemische Substanz ist ein Polyamidhärtungsmittel, das von Henkel Corporation, Kankakee, Illinois erhältlich ist;The chemical substance known under the trade name "VERSAMIDE 125" is a polyamide curing agent available from Henkel Corporation, Kankakee, Illinois;
Die unter der Handelsbezeichnung "MODAFLOW" bekannte chemische Substanz ist ein Harzverdünner, der von Monsanto Company, St. Louis, Missouri erhältlich ist;The chemical substance known under the trade name "MODAFLOW" is a resin thinner available from Monsanto Company, St. Louis, Missouri;
Die unter der Handelsbezeichnung "A-1100" bekannte chemische Substanz ist ein Silankupplungsmittel, das von Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc., Danbury, Connecticut erhältlich ist;The chemical substance known under the trade designation "A-1100" is a silane coupling agent available from Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc., Danbury, Connecticut;
Die unter der Handelsbezeichnung "AROMATIC 100" bekannte chemische Substanz ist ein Naphta-Lösungsmittel, das von Worum Chemical Company, St. Paul, Minnesota erhältlich ist;The chemical substance known under the trade name "AROMATIC 100" is a naphtha solvent available from Worum Chemical Company, St. Paul, Minnesota;
Die unter der Handelsbezeichnung "SILWET L-7604" bekannte chemische Substanz ist ein Tensid, das von Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc. Danbury, Connecticut erhältlich ist; die unter der Handelsbezeichnung "INFERWET" bekannte chemische Substanz ist ein nichtionisches Tensid, das von Interstab Chemicals, New Brunswick, New Jersey erhältlich ist;The chemical substance known under the trade name "SILWET L-7604" is a surfactant available from Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc., Danbury, Connecticut; the chemical substance known under the trade name "INFERWET" is a nonionic surfactant available from Interstab Chemicals, New Brunswick, New Jersey;
Die unter den Handelsbezeichnungen "EDR-148", "D-230" und "ED-600" bekannten chemischen Substanzen sind Poly(oxyalkylen)diamine, die unter der allgemeinen Handelsbezeichnung "JEFFAMINE" von Texaco Chemical Company, Houston, Texas erhältlich sind, wobei die Zahlenbezeichnung das ungefähre Molekulargewicht der Verbindungen bezeichnet;The chemical substances known under the trade names "EDR-148", "D-230" and "ED-600" are poly(oxyalkylene)diamines available under the general trade name "JEFFAMINE" from Texaco Chemical Company, Houston, Texas, where the numerical designation indicates the approximate molecular weight of the compounds;
Die Siliciumcarbidschleifkörner der Sorte 1200 sind von Nanko Abrasive Industry Company, Ltd., Tokyo, Japan erhältlich;Grade 1200 silicon carbide abrasive grains are available from Nanko Abrasive Industry Company, Ltd., Tokyo, Japan;
Aluminiumoxid-Schleifkörner der Sorte P-400 sind unter der Handelsbezeichnung "ALODUR FRPL" von Treibacher, Treibach, Österreich erhältlich;Aluminium oxide abrasive grains of grade P-400 are available under the trade name "ALODUR FRPL" from Treibacher, Treibach, Austria;
DGMA ist ein Diethylenglykolmaleinsäureanhydridpolyester-Weichmacher;DGMA is a diethylene glycol maleic anhydride polyester plasticizer;
Papier mit Gewicht "A" ist ein Papier mit einem Gewicht von 110 g/m² mit einer Latexsperrbeschichtung, die ein äußeres Auftragen eines Belagsbildungsharzes ermöglicht;"A" weight paper is a 110 gsm paper with a latex barrier coating that allows external application of a coating resin;
Die unter der Handelsbezeichnung "Irgacure 651" bekannte chemische Substanz, ein Initiator für freie Radikale, ist von Ciba-Geigy Corp., Greensboro, North Carolina erhältlich; undThe chemical substance known under the trade name "Irgacure 651", a free radical initiator, is available from Ciba-Geigy Corp., Greensboro, North Carolina and
"PETA" ist ein Pentaerythrittriacrylatmonomer, das von Sartomer Co. Inc., Exton, Pennsylvania erhältlich ist."PETA" is a pentaerythritol triacrylate monomer available from Sartomer Co. Inc., Exton, Pennsylvania.
"Hi-Sol 10" ist ein Lösungsmittel auf Basis von Naphta, das von Ashland Oil, Inc., Columbus, OH erhältlich ist."Hi-Sol 10" is a naphtha-based solvent available from Ashland Oil, Inc., Columbus, OH.
"Versacure 125 5C85" ist ein von Henkel Corporation, Minneapolis, MN erhältliches Härtungsmittel."Versacure 125 5C85" is a curing agent available from Henkel Corporation, Minneapolis, MN.
Die nachstehenden, nicht einschränkenden Beispiele werden die vorliegende Erfindung weiter veranschaulichen. Alle Beschichtungsgewichte sind in Gramm/Quadratmeter (g/m²) angegeben. Alle Anteile und Prozentgehalte der Harzformulierung basieren auf dem Gewicht, und das Gewichtsverhältnis von Formaldehyd zu Phenol in dem zur Herstellung des beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymers verwendeten phenolischen Harz betrug 1,96:1 (phenolisches Standardharz mit 2% KOH als Katalysator, bezogen auf das Gewicht des Phenols, erhältlich von Reichold Chemical) wenn nichts anderes angegeben wird. Das Standardharz bestand auch aus 70% Feststoffen, wenn nichts anderes angegeben wird, während der Reaktivverdünner HEEU 75% Feststoffe enthielt.The following non-limiting examples will further illustrate the present invention. All coating weights are in grams/square meter (gsm). All parts and percentages of the resin formulation are based on weight, and the weight ratio of formaldehyde to phenol in the phenolic resin used to prepare the coatable, thermally curable binder prepolymer was 1.96:1 (standard phenolic resin with 2% KOH as catalyst, based on the weight of the phenol, available from Reichold Chemical) unless otherwise specified. The standard resin was also 70% solids unless otherwise specified, while the HEEU reactive diluent was 75% solids.
In den Vergleichsbeispielen A-C und den Beispielen 1-6 wurden die Wirkungen des Zusatzes des alkalischen Katalysators und verschiedener Prozentgehalte von Reaktivverdünnern gezeigt. Während es bekannt ist, daß alkalische Katalysatoren die Wassertoleranz phenolischer Harze erhöhen, ergeben die Katalysatoren auch eine größere Wasserempfindlichkeit des gehärteten Bindemittels und sie ergeben Bindemittel, die größere physikalische Veränderungen bei Veränderungen der Behandlungsbedingungen, wie z.B. der Feuchtigkeit der Umgebung, eingehen.In Comparative Examples A-C and Examples 1-6, the effects of the addition of the alkaline catalyst and various percentages of reactive diluents were demonstrated. While alkaline catalysts are known to increase the water tolerance of phenolic resins, the catalysts also result in greater water sensitivity of the cured binder and they result in binders that undergo greater physical changes with changes in processing conditions, such as ambient humidity.
Es wurden drei phenolische Phenol-Formaldehyd-Standardharze (wie vorstehend erwähnt) mit verschiedenen Mengen von zusätzlichem alkalischen Katalysator (50%ige NAOH-Lösung in Wasser) hergestellt. Die Beispiele A, B und C hatten 0, 1,6 beziehungsweise 3,2 zusätzliche Anteile von 50%iger NaOH und sie enthielten keinen Reaktivverdünner. Die drei Harze wurden 18 Stunden bei 110ºC gehärtet. Die Wassertoleranz und die Gelierzeit der nicht gehärteten Harze und die Micro Vickers-Härtewerte (trocken und feucht) der gehärteten Harze wurden, wie in den Tabellen 1, 2 und 3 angegeben, bestimmt.Three standard phenolic phenol-formaldehyde resins (as mentioned above) were prepared with various amounts of additional alkaline catalyst (50% NaOH solution in water). Examples A, B and C had 0, 1.6 and 3.2 additional parts of 50% NaOH, respectively, and contained no reactive diluent. The three resins were cured at 110ºC for 18 hours. The water tolerance and gel time of the uncured resins and the Micro Vickers hardness values (dry and wet) of the cured resins were determined as shown in Tables 1, 2 and 3.
Sechs phenolische Phenol-Formaldehyd-Standardharze wurden wie in den Beispielen A-C hergestellt, außer daß der Reaktivverdünner HEEU in verschiedenen Mengen zugesetzt wurde. Die Beispiele 1-6 wurden auch 18 Stunden bei 110ºC gehärtet. Die Wasserwaren, eine viel höhere Wassertoleranz als das Standardharz auf; und ein erhöhter Zusatz des alkalischen Katalysators ergab vergleichbare Gelierzeiten und Härtewerte. Tabelle 1. Wassertoleranz % Katalysator (als 50%ige Lösung) Anteile Vergleichsbeispiele A-C 100% phenolisches Harz (Standard) Beispiele (100 Teile phenolisches Harz mit Teilen HEEU) Tabelle 2. Gelierzeit. Minuten bei 100ºC Katalysator (als 50%ige Lösung) Anteile Vergleichsbeispiele A-C 100% phenolisches Harz (Standard) Beispiele (100 Teile phenolisches Harz mit Teilen HEEU) Tabelle 3. Micro Vickers-Härte (trocken, feucht) in GPa Katalysator (als 50%ige Lösung) Anteile Vergleichsbeispiele A-C 100% phenolisches Harz (Standard) Beispiele (100 Teile phenolisches Harz Teilen HEEU)Six standard phenolic phenol-formaldehyde resins were prepared as in Examples AC, except that the reactive diluent HEEU was added in various amounts. Examples 1-6 were also cured at 110ºC for 18 hours. The water was a much higher water tolerance than the standard resin; and an increased addition of the alkaline catalyst resulted in comparable gel times and hardness values. Table 1. Water tolerance % Catalyst (as 50% solution) Proportions Comparative examples AC 100% phenolic resin (standard) Examples (100 parts phenolic resin with parts HEEU) Table 2. Gel time. Minutes at 100ºC Catalyst (as 50% solution) Amounts Comparative Examples AC 100% phenolic resin (standard) Examples (100 parts phenolic resin with parts HEEU) Table 3. Micro Vickers hardness (dry, wet) in GPa Catalyst (as 50% solution) Parts Comparative examples AC 100% phenolic resin (standard) Examples (100 parts phenolic resin parts HEEU)
Das Vergleichsbeispiel D und die Beispiele 7-9 zeigten, daß das mit dem Reaktivverdünner HEEU modifizierte phenolische Phenol-Formaldehyd-Standardharz den Reaktivverdünner während und nach dem Härten behielt.Comparative Example D and Examples 7-9 demonstrated that the standard phenolic phenol-formaldehyde resin modified with the reactive diluent HEEU retained the reactive diluent during and after curing.
Wie in den Beispielen A-C wurde ein phenolisches Phenol-Formaldehyd-Standardharz (d.h. ohne Reaktivverdünner) hergestellt, die einzigen Unterschiede bestanden in der Härtungszeit und der Temperatur. Das Beispiel D wurde 18 Stunden bei 105ºC gehärtet, gewogen und weiter 20 Stunden auf 176ºC erhitzt und wieder gewogen. Die theoretischen und die tatsächlichen Gewichte der Proben sind in Tabelle 4 angegeben.A standard phenolic phenol-formaldehyde resin (i.e., without reactive diluent) was prepared as in Examples A-C, the only differences being the cure time and temperature. Example D was cured at 105ºC for 18 hours, weighed, and heated to 176ºC for a further 20 hours and reweighed. The theoretical and actual weights of the samples are given in Table 4.
Es wurden drei modifizierte phenolische Standardharzproben in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung (Beispiele 7-9) mit verschiedenen Mengen des Reaktivverdünners HEEU hergestellt, und es wurde kein alkalischer Katalysator zugegeben. Die Proben wurden 18 Stunden bei 105ºC gehärtet, gewogen, dann weiter 20 Stunden auf 176ºC erhitzt und wieder gewogen, genau gleich wie im Beispiel D. Die theoretischen und die tatsächlichen Probengewichte der Beispiele 7-9 sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4 Bestandteil Vergleichsbeispiel D Beispiel Phenolisches Harz (70 ± 2%) Feststoffe) HEEU (75% Feststoffe) Aliquot Theoretisches Trockengewicht Gewicht nach Std. bei ºCThree standard modified phenolic resin samples were prepared in accordance with the present invention (Examples 7-9) with various amounts of the reactive diluent HEEU and no alkaline catalyst was added. The samples were cured at 105°C for 18 hours, weighed, then heated to 176°C for an additional 20 hours and reweighed exactly the same as in Example D. The theoretical and actual sample weights of Examples 7-9 are given in Table 4. Table 4 Component Comparative Example D Example Phenolic resin (70 ± 2%) solids HEEU (75% solids) Aliquot Theoretical dry weight Weight after hrs at ºC
Vier nichtgewebte Stoffe, die 126 g/m² 15 Denier, 3,81 cm Nylon 6,6-Stapelfaser umfassen (erhältlich unter der Handelsbezeichnung "Type 101 Bright" von E.I. Dupont de Nemours & Company, Inc., Wilmington, Delaware) wurden mit dem Standard (Beispiel E) und mit modifizierten Gemischen (Beispiele 10-12) walzenbeschichtet, wie in Tabelle 5 angegeben. Das zugefügte Harzgewicht betrug in jedem der Beispiele E und 10-12 84 g/m². Bei den Formulierungen der Beispiele E und 10-12 wurde Wasser weggelassen, da der Reaktivverdünner HEEU die Viskosität der Gemische wesentlich herabgesetzt hatte. Die beschichteten Stoffe der Beispiele E und 10-12 wurden getrocknet und in einem 4,6 Meter Strömungsofen kontinuierlich bei 150ºC und 1,5 Meter/Minute gehärtet und anschließend in einem stationären Ofen 30 Minuten bei 135ºC nachgehärtet. Aus den Zugfestigkeitsdaten in Tabelle 6 kann entnommen werden, daß eine größere HEEU-Menge für die Zugfestigkeit des beschichteten Stoffes der Beispiele 10 und 11 nachteilig war, aber es gibt sehr nützliche Bereiche, innerhalb denen man arbeiten kann. Tabelle 5 Bestandteil, Teile Vergleichsbeispiel E Beispiel Isopropanol Phenolisches Standardharz Rote Farbstoffmischung Polyamin Weichmacher ("EPICURE") Silikon-Entschäumer ("Q2", Dow Chemical Company, Midland, MI) Tabelle 6 Durchschnittliche Bruchdehnungslast kg/50,8 mm Weite Vergleichsbeispiel E Beispiel MD* CD** *MD bedeutet die Maschinenrichtung (Kettenrichtung) **CD bedeutet die SchußgeweberichtungFour nonwoven fabrics comprising 126 g/m² of 15 denier, 3.81 cm nylon 6,6 staple fiber (available under the trade designation "Type 101 Bright" from EI Dupont de Nemours & Company, Inc., Wilmington, Delaware) were roll coated with the standard (Example E) and modified blends (Examples 10-12) as shown in Table 5. The resin weight added in each of Examples E and 10-12 was 84 g/m². Water was omitted from the formulations of Examples E and 10-12 because the reactive diluent HEEU had significantly reduced the viscosity of the blends. The coated fabrics of Examples E and 10-12 were dried and cured in a 4.6 meter flow oven continuously at 150ºC and 1.5 meters/minute and then post-cured in a stationary oven for 30 minutes at 135ºC. From the tensile strength data in Table 6, it can be seen that a higher amount of HEEU was detrimental to the tensile strength of the coated fabric of Examples 10 and 11, but there are very useful ranges to work within. Table 5 Component, Parts Comparative Example E Example Isopropanol Standard phenolic resin Red dye mixture Polyamine plasticizer ("EPICURE") Silicone defoamer ("Q2", Dow Chemical Company, Midland, MI) Table 6 Average elongation load at break kg/50.8 mm width Comparative example E Example MD* CD** *MD means the machine direction (warp direction) **CD means the weft direction
Es wurden vier Beispiele eines nichtgewebten Schleifmaterials hergestellt, eines mit dem gleichen Phenol-Formaldehyd-Standardharz, wie es in den vorstehenden Beispielen verwendet wurde, und drei mit den modifizierten Bindemittelprepolymeren der vorliegenden Erfindung, wie in den Tabellen 7, 8 und 9 angegeben. Die faserige Matte besaß 13,5 Denier, 3,81 cm Nylon 6,6 Stapelfasern mit hoher Zugfestigkeit (von E.I. Dupont de Nemours & Company, Inc., Wilmington, Delaware unter der Handelsbezeichnung "Type P- 85" erhältlich). Durch einen Walzenbeschichter wurde eine Vorbindebeschichtung (Tabelle 8) aufgetragen, getrocknet und 10 Minuten bei 175ºC gehärtet. Dann wurde durch einen Sprühbeschichter eine Belagsbildung in Form eines Sprühnebels, der Al&sub2;O&sub3;-Schleifkörner (Tabelle 9) enthielt, aufgetragen, getrocknet und 10 Minuten bei 175ºC gehärtet. Die Hälfte jedes mit der Vorbindebeschichtung beschichteten Stoffes wurde mit jedem der Belagsbildungsgemische beschichtet, so daß vier Beispiele erhalten wurden: ein Beispiel, daß ganz aus dem Standardharz (Beispiel F) bestand, eines, das sowohl die Vorbindebeschichtung als auch die Belagsbildung in "modifizierter" Form enthielt (Beispiel 13) und zwei, die Zusammensetzungen der beiden Harzsysteme (Beispiele 14, 15) bildeten, wie in den Tabellen 8 und 9 angegeben. Die Zugfestigkeit der erhaltenen nichtgewebten Schleifmittel wurde sowohl in MD als auch in CD gemessen und sie ist in Tabelle 10 angegeben. Tabelle 7 Beschichtungsschritt Vergleichsbeispiel F Beispiel Vorbindung Sprühbeschichtung Standard Modifiziert Tabelle 8. Vorbindungszusammensetzung Bestandteil Standard, Anteile Modifiziert, Anteile Wasser Isopropanol phenolisches Standardharz Rote Farbstoffinischung Polyamin-Weichmacher ("EPICURE") Silikon-Entschäumer Tabelle 9. Sprühbeschichtungszusammensetzung Bestandteil Standard, Anteile Modifiziert, Anteile Wasser phenolisches Harz Diethylenglykolethylether-Lösungsmittel ("Carbitol") Rote Farbstofinnischung Al&sub2;O&sub3; (Schleifkörner), durchschnittliche Körnergröße 280 Mikrometer Tabelle 10. Zugfestigkeit Durschnittl. Bruchdehnungslast kg/50,8 mm Weite Vergleichsbeispiel F Beispiel Four examples of nonwoven abrasive material were prepared, one with the same standard phenol-formaldehyde resin as used in the previous examples and three with the modified binder prepolymers of the present invention as set forth in Tables 7, 8 and 9. The fibrous mat comprised 13.5 denier, 3.81 cm nylon 6,6 high tensile staple fibers (available from EI Dupont de Nemours & Company, Inc., Wilmington, Delaware under the trade designation "Type P-85"). A prebond coat (Table 8) was applied by a roll coater, dried and cured at 175°C for 10 minutes. A coating in the form of a spray containing Al₂O₃ abrasive grains (Table 9) was then applied by a spray coater, dried and cured at 175°C for 10 minutes. Half of each pre-bond coated fabric was coated with each of the deposit forming mixtures to yield four examples: one consisting entirely of the standard resin (Example F), one containing both the pre-bond and deposit forming in "modified" form (Example 13), and two comprising compositions of the two resin systems (Examples 14, 15) as shown in Tables 8 and 9. The tensile strength of the resulting nonwoven abrasives was measured in both MD and CD and is shown in Table 10. Table 7 Coating step Comparative example F Example Pre-bond Spray coating Standard Modified Table 8. Pre-bond composition Component Standard, proportions Modified, proportions Water Isopropanol Standard phenolic resin Red dye blend Polyamine plasticizer ("EPICURE") Silicone defoamer Table 9. Spray coating composition Component Standard, proportions Modified, proportions Water Phenolic resin Diethylene glycol ethyl ether solvent ("Carbitol") Red dye blend Al₂O₃ (abrasive grains), average grain size 280 microns Table 10. Tensile strength Average elongation load kg/50.8 mm width Comparative example F Example
Die Vergleichsbeispiele G-I und die Beispiele 16-21 wurden aus einem phenolischen Harz mit dem Formaldehyd/Phenol-Verhältnis 1,96:1,0 hergestellt, das kein organisches Lösungsmittel und 75% Feststoffe enthielt. (Es war ein Vorläuferprodukt für das "Standard"-Harz, das von dem Hersteller Reichold Chemicals erhalten wurde, vor der Verdünnung auf 70% Feststoffe.) Diese Beispiele zeigten ferner, daß durch die Bindemittelprepolymere der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung von Schleifmitteln die Verwendung geringerer Mengen organischer Lösungsmittel ermöglicht wird. Außerdem zeigten die Beispiele die Fähigkeit der modifizierten Bindemittelprepolymere der vorliegenden Erfindung die Formaldehydemission während der Herstellung von Schleifmitteln zu unterbinden. Die Tabelle 11 gibt die Zusammensetzung der Beispiele G-I und 16-21 an. Für jedes Harzgemisch der Beispiele wurde die Wassertoleranz und die Gelierzeitreaktion bestimmt. Die Daten sind in Tabelle 12 angegeben.Comparative Examples G-I and Examples 16-21 were prepared from a phenolic resin having a formaldehyde/phenol ratio of 1.96:1.0, containing no organic solvent and 75% solids. (It was a precursor to the "standard" resin obtained from the manufacturer, Reichold Chemicals, prior to dilution to 70% solids.) These examples further demonstrated that the binder prepolymers of the present invention allow the use of lower amounts of organic solvents in the manufacture of abrasives. In addition, the examples demonstrated the ability of the modified binder prepolymers of the present invention to suppress formaldehyde emission during the manufacture of abrasives. Table 11 gives the composition of Examples G-I and 16-21. For each resin blend of the examples, water tolerance and gel time response were determined. The data are given in Table 12.
Um die Verminderung der Formaldehydemissionen in der Praxis der vorliegenden Erfindung nachzuweisen, wurden 2,0 g Proben eines jeden Vergleichsbeispiels G, H und I und der Beispiele 16 bis 21 13 Minuten in einen Ofen bei 150ºC gelegt. Zum Messen der Freisetzung des Formaldehyds wurde ein Formaldehyd-Spürgerät, bekannt unter dem Warenzeichen "Interscan" (Modell # 1160, erhältlich von Interscan Corporation) verwendet, die Ergebnisse sind in Tabelle 13 und den Figuren 4-7 angegeben. Die relative Formaldehydfreisetzung wurde in den Beispielen G-I und 16-21 durch Anfertigung von Kopien der Figuren, Ausschneiden der Bereiche unter den entsprechenden Kurven, Bestimmen des Papiergewichts der Ausschnitte der Bereiche unter den entsprechenden (Freigesetztes Formaldehyd in ppm/Zeit)-Kurven und Vergleichen des Gewichts der einzelnen Papierausschnitte mit dem Gewicht des Ausschnitts für das Beispiel G bestimmt. Tabelle 11 Bezeichnung des Beispiels phenolisches Harz, Anteile (75% Feststoffe) HEEU, Anteile Alkalischer Katalysator als 50%ige NaOH, Anteile Vergleichsbeispiel Beispiel Tabelle 12 Bezeichnung des Beispiels Wassertoleranz, % Gelierzeit, Minuten Vergleichsbeispiel Beispiel Tabelle 13 Bezeichnung des Beispiels Relative Formaldehydemissionen in 13 Minuten Vergleichsbeispiel BeispielTo demonstrate the reduction in formaldehyde emissions in the practice of the present invention, 2.0 g samples of each of Comparative Examples G, H and I and Examples 16-21 were placed in an oven at 150°C for 13 minutes. A formaldehyde detector known under the trademark "Interscan" (Model # 1160, available from Interscan Corporation) was used to measure the release of formaldehyde, the results are given in Table 13 and Figures 4-7. The relative formaldehyde release was determined in Examples GI and 16-21 by making copies of the figures, cutting out the areas under the corresponding curves, determining the paper weight of the cutouts of the areas under the corresponding (formaldehyde released in ppm/time) curves, and comparing the weight of each paper cutout to the weight of the cutout for Example G. Table 11 Name of the example Phenolic resin, proportions (75% solids) HEEU, proportions Alkaline catalyst as 50% NaOH, proportions Comparative example Example Table 12 Name of the example Water tolerance, % Gel time, minutes Comparative example Example Table 13 Name of the example Relative formaldehyde emissions in 13 minutes Comparative example Example
Die einzelnen Harze der Beispiele J und 22-25 waren Bis-Phenol A/Formaldehyd- Kondensate mit 3,5 Molen Formaldehyd pro Mol Bis-Phenol A. Diese Gemische wurden nicht weiter kondensiert. Es wurde die Wirkung von HEEU auf die Wassertoleranz der Kondensate untersucht. Die Gemische Kondensat/HEEU waren sehr viskos und es war etwas schwierig die Wassertoleranz zu messen, aber die Ergebnisse waren sehr ermutigend und sie zeigen die Breite der Anwendbarkeit auf andere Materialien als phenolische Standard-Phenol/Formaldehyd-Harze des Resoltyps. Die Zusammensetzungen sind nachstehend in Tabelle 14 angegeben. In allen Fällen wurden 100 g des Bis-Phenol A-Materials verwendet. Zunehmende Mengen HEEU wurden wie gezeigt angewendet. Tabelle 14 Beispiel HEEU (Gramm) Wassertoleranz, % Vergleichsbeispiel J 250 (durch Extrapolation geschätzt)The individual resins of Examples J and 22-25 were bis-phenol A/formaldehyde condensates containing 3.5 moles of formaldehyde per mole of bis-phenol A. These blends were not further condensed. The effect of HEEU on the water tolerance of the condensates was studied. The condensate/HEEU blends were very viscous and it was somewhat difficult to measure water tolerance, but the results were very encouraging and demonstrate the breadth of applicability to materials other than standard resole-type phenolic phenol/formaldehyde resins. The compositions are given below in Table 14. In all cases, 100 g of the bis-phenol A material was used. Increasing amounts of HEEU were applied as shown. Table 14 Example HEEU (grams) Water tolerance, % Comparative example J 250 (estimated by extrapolation)
Die Beispiele 26-30 und das Vergleichsbeispiel K verglichen die Abschleifleistung beschichteter Schleifmittel, die unter Verwendung des bevorzugten Reaktivverdünners HEEU mit dem phenolischen Resolstandardharz hergestellt wurden. Die Bindemittelprepolymerlösungen wurden unter Verwendung der in Tabelle 15 angegebenen Bestandteile hergestellt. Tabelle 15. Harzzusammensetzungen (Anteile) Bestandteil Kontrolle Belags-bildung Leimbelag Versuchsbelags bildung Versuchsleimbelag Phenolisches Harz, 76% Feststoffe* Formaldehyd, 37%* NaOH, 50 Gew.-%* 2-Ethoxyethanol Wasser HEEU, 75% Feststoffe* Pigment, 50%* * Rest Wasser ** Füllstoff Tabelle 16 Beispiel Belagsbildungsharz Leimharz Vergleichsbeispiel K Kontrolle Versuchsbelagsbildung VersuchsleimExamples 26-30 and Comparative Example K compared the cutting performance of coated abrasives prepared using the preferred reactive diluent HEEU with the standard phenolic resole resin. The binder prepolymer solutions were prepared using the ingredients listed in Table 15. Table 15. Resin compositions (proportions) Component Control Coating Formation Glue Coating Test Coating Formation Test Glue Coating Phenolic resin, 76% solids* Formaldehyde, 37%* NaOH, 50 wt.%* 2-Ethoxyethanol Water HEEU, 75% solids* Pigment, 50%* * Balance water ** Filler Table 16 Example Coating resin Glue resin Comparative example K Control Test coating formation Test glue
Die Beispiele K und 26-30 wurden mit den Kontrollbelagsbildungen und Kontrollleimbelägen, wie in Tabelle 16 angegeben, hergestellt. Das verwendete phenolische Harz als Kontrolle war gleich dem, das in den Beispielen G-I und 16-21 verwendet wurde. Die Unterlage für die Beispiele K und 26-30 war eine gewebte Baumwollunterlage mit einem X-verstärkten vier-über-eins-Gewebe. Die Unterlage besaß eine imprägnierende Behandlung und eine Leimbehandlung auf der Rückseite. Die Belagsbildungen wurden so aufgetragen, daß ein (trockenes) Belagsgewicht von 79 g/m² erzielt wurde. Es wurden Aluminiumoxidschleifkörner der Sorte 80 aufgetragen, wodurch ein trockenes zugefügtes Gewicht von 250 g/m² erreicht wurde. Die Zusammensetzungen wurden dann 30 Minuten bei 115ºC gehärtet. Dann wurden die Leimbeläge so aufgetragen, daß ein trockenes zugefügtes Gewicht von 113 g/m² erzielt wurde. Die Zusammensetzungen wurden dann 76 Minuten bei 100ºC gehärtet. Das Härten wurde durch 10-stündiges Härten bei 100ºC beendet. Die erhaltenen beschichteten Schleifmittel wurden dann mit der Hand gebogen und nach den nachstehenden Verfahren geprüft:Examples K and 26-30 were prepared with the control coatings and control size coatings as indicated in Table 16. The control phenolic resin used was the same as that used in Examples G-I and 16-21. The backing for Examples K and 26-30 was a woven cotton backing with an X-reinforced four-over-one weave. The backing had a waterproofing treatment and a size treatment on the back. The coatings were applied to achieve a (dry) coating weight of 79 g/m². Grade 80 aluminum oxide abrasive grains were applied to achieve a dry added weight of 250 g/m². The compositions were then cured at 115°C for 30 minutes. The size coats were then applied to give a dry added weight of 113 g/m². The compositions were then cured at 100ºC for 76 minutes. Curing was completed by curing at 100ºC for 10 hours. The resulting coated abrasives were then hand bent and tested using the following procedures:
Die Produkte der Beispiele K und 26-30 wurden nach zwei Verfahren geprüft. Zuerst wurden die Prüfüngen auf einem unter dem Handelsnamen "SINTECH" bekannten Dehnungsprüfer durchgeführt. Diese Prufüng wurde zum Messen der notwendigen Kraft ausgearbeitet, bei der die Unterlage von der Schleifschicht durch einen 90º Schältest entfernt wurde, d.h. die Unterlage und die Schleifschicht befinden sich in einem Winkel von 90º zueinander, wenn sie durch Ziehen getrennt werden. Testproben wurden durch Befestigen einer 7,6 cm x 30 cm Probe eines beschichteten Schleifmaterials, mit der Schleifseite nach unten, auf ein 15,2 cm x 7,6 cm x 0,8 cm Lindenholzbrett mit einem heiß aufgelösten Isooctylacrylat/Acrylsäure-Klebestoff hergestellt, so daß die Schleifschicht an das Lindenholzbrett gehalten wurde. Die Längsseite jedes beschichteten Schleifmittels war in Krümmungsrichtung des Unterlagestoffes. Nach Abkühlung des Klebstoffs auf die Umgebungstemperatur wurden die Proben mindestens 24 Stunden auf 60% relative Feuchtigkeit konditioniert. Nach dem Konditionieren wurden die Proben auf 5 cm Breite gebracht und die Unterlage an einem Ende von der Schicht, die die Belagsbildung, die Schleifkörner und den Leimbelag umfaßte, unter Verwendung des Dehnungsprüfapparats abgetrennt. Die Unterlage wurde in der oberen Klemmbacke des Dehnungsprüfapparats befestigt und das Brett horizontal in die gegenüberliegende Klemmbacke eingesetzt, so daß der Apparat die Unterlage von der befestigten Schleifschicht in einem Winkel von 90º abschälte. Die Dehnungsversuche wurden bei 2,5 cm/min durchgeführt und die Belastung wurde kontinuierlich registriert. Die notwendige durchschnittliche Kraft, bei der die Unterlage von der Schleifschicht entfernt wurde, wird in kg pro cm Breite, in Tabelle 17, angegeben. Die Durchschnittswerte waren nur geringfügig kleiner als beim Vergleichsbeispiel K, das als Kontrolle verwendet wurde, und die Schwankungen innerhalb der Versuche wurden als bedeutungslos angesehen.The products of Examples K and 26-30 were tested by two methods. First, the tests were conducted on a tensile tester known under the trade name "SINTECH". This test was designed to measure the force necessary to remove the backing from the abrasive layer by a 90º peel test, that is, the backing and abrasive layer are at 90º to each other when pulled apart. Test specimens were prepared by attaching a 3" x 12" sample of coated abrasive material, abrasive side down, to a 6" x 3" x 0.3" basswood board with a hot-dissolved isooctyl acrylate/acrylic acid adhesive so that the abrasive layer was held to the basswood board. The long side of each coated abrasive was in the direction of curvature of the backing material. After the adhesive had cooled to ambient temperature, the samples were conditioned at 60% relative humidity for at least 24 hours. After conditioning, the samples were cut to 5 cm width and the backing was separated at one end from the layer comprising the coating, abrasive grains and adhesive layer using the tensile tester. The backing was secured in the upper jaw of the tensile tester and the board was inserted horizontally in the opposite jaw so that the apparatus peeled the backing from the secured abrasive layer at an angle of 90º. The tensile tests were carried out at 2.5 cm/min and the load was recorded continuously. The average force required to remove the backing from the abrasive layer is given in kg per cm width in Table 17. The average values were only slightly less than for Comparative Example K, which was used as a control. was used, and the variations within experiments were considered insignificant.
Die Untersuchungen der Schleifleistung wurden auch unter Verwendung der Produkte der Beispiele K und 26-30 durchgeführt. Der Schleiftest wurde als ein Maß der Fähigkeit der beschichteten Schleifmittel verwendet, Material von den Werkstoffproben wirksam zu entfernen. Ein Endlosriemen mit den Abmessungen 7,6 cm Breite x 335 cm Umfang wurde aus jedem beschichteten Schleifmaterial der Beispiele K und 26-30 hergestellt. Jeder Riemen wurde auf einen Riemenschleifer mit einem gezahnten (1:1, 1,3 cm) 35,6 cm Durchmesser Kontaktrad der Härte 60 A Durometer montiert. Jeder Riemen wurde mit einer Geschwindigkeit von 1950 Oberflächenmeter pro Minute (ohne Last) angetrieben und gegen ein 17,8 cm x 2,5 cm x 5 cm (Länge x Breite x Höhe) Werkstück mit einer Last von 6,8 kg in Perioden von einer Minute mit einer Pendelbewegungsgeschwindigkeit von 6 Meter pro Minute gedrückt. Das Anfangs- und Endgewicht des Werkstückes wurde zehn Minuten nach jedem Intervall von einer Minute registriert. Um die Wirkungen der Reibungswarme auf ein Minimum herabzusetzen, wurde das Werkstück nach jeder Minute des Versuchs ausgewechselt. Jeder Riemen wurde sowohl mit Werkstücken aus 4150 schmiedbarem Stahl als auch mit 17-4 rostfreiem Stahl geprüft. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 18 und 19 angegeben. Tabelle 17 Beispiel 90º Schälen, durchschnittliche Kraft, kg/cm Vergleichsbeispiel K Tabelle 18 Ergebnisse der Schmirgelriemenversuche an 4150 Stahl (in Gramm des Schliffs) Gramm Schliff pro 1 Minutenintervall Beispiel Gesamtschliff Tabelle 19 Ergebnisse der Schmirgelriemenversuche an 17-4 rostfreiem Stahl (in Gramm des Schliffs) Gramm Schliff pro 1 Minutenintervall Beispiel GesamtschliffGrinding performance studies were also conducted using the products of Examples K and 26-30. The grinding test was used as a measure of the ability of the coated abrasives to effectively remove material from the material samples. An endless belt measuring 7.6 cm wide x 335 cm circumference was made from each coated abrasive material of Examples K and 26-30. Each belt was mounted on a belt sander with a toothed (1:1, 1.3 cm) 35.6 cm diameter contact wheel of 60 A durometer. Each belt was driven at a rate of 1950 surface meters per minute (no load) and pressed against a 17.8 cm x 2.5 cm x 5 cm (length x width x height) workpiece with a load of 6.8 kg for one minute periods at a reciprocating speed of 6 meters per minute. The initial and final weight of the workpiece was recorded ten minutes after each one minute interval. To minimize the effects of frictional heat, the workpiece was changed every minute of the test. Each belt was tested with both 4150 malleable steel and 17-4 stainless steel workpieces. The results are shown in Tables 18 and 19. Table 17 Example 90º peeling, average force, kg/cm Comparative example K Table 18 Results of the emery belt tests on 4150 steel (in grams of grinding) Grams of grinding per 1 minute interval Example total grinding Table 19 Results of the emery belt tests on 17-4 stainless steel (in grams of cut) Grams of cut per 1 minute interval Example Total cut
Herstellung eines beschichteten Schleifmittels unter Verwendung eines phenolischen Resolharzes, eines ethylenisch ungesättigten Monomers und eines Reaktivverdünners und seine Schleifleistung.Preparation of a coated abrasive using a phenolic resole resin, an ethylenically unsaturated monomer and a reactive diluent and its grinding performance.
Es wurde ein beschichtetes Schleifmittel mit einer wasserfesten Schleifpapierunterlage mit dem Gewicht A, die von Kimberly-Clark Corporation, Roswell, Georgia erhältlich ist, und unter Verwendung von Siliciumcarbidschleifkörnern der Sorte 1200 (JIS-Standard, durchschnittliche Teilchengröße 9,5 Mikrometer) hergestellt. Die Belagsbildungs- und Leimbeläge mit den Zusammensetzungen, die in Tabelle 20 angegeben sind, wurden angewendet.A coated abrasive was prepared using an A weight waterproof sandpaper backing available from Kimberly-Clark Corporation, Roswell, Georgia, and using Grade 1200 silicon carbide abrasive grains (JIS standard, average particle size 9.5 micrometers). The coating and size coats having the compositions shown in Table 20 were applied.
Die Viskosität der Belagsbildung (78% Feststoffe, nach Verdünnen mit Wasser) betrug 225 cps, während die des Leimharzes (60% Feststoffe nach dem Verdünnen mit "Hi- Sol 10") 50 cps betrug, die Viskosität wurde jeweils unter Verwendung eines Brookfield Viskosimeters, Spindel Nummer 2 bei 60 rpm und bei 25ºC für die Belagsbildung und bei 30ºC für das Leimharz, gemessen. Bei der Herstellung der Belagsbildung wurden die Bestandteile in der Reihenfolge der Anordnung in Tabelle 20 gemischt und anschließend mit Wasser verdünnt. Bei der Herstellung des Leimbelags wurden das Netzmittel und das Lösungsmittel vor der Zugabe des Härtungsmittels und von "Hi-Sol 10" gründlich mit dem Epoxidharz gemischt.The viscosity of the coating (78% solids, after dilution with water) was 225 cps while that of the size resin (60% solids after dilution with "Hi-Sol 10") was 50 cps, the viscosity of each being measured using a Brookfield viscometer, spindle number 2 at 60 rpm and at 25ºC for the coating and at 30ºC for the size resin. In the preparation of the coating, the ingredients were mixed in the order of arrangement in Table 20 and then diluted with water. In the preparation of the size coating, the wetting agent and solvent were thoroughly mixed with the epoxy resin before adding the hardener and "Hi-Sol 10".
Für das Beispiel wurde die Belagsbildung unter Verwendung eines Walzenbeschichters so aufgetragen, daß ein Gewicht von 10,5 g/m² erzielt wurde, danach einer Ultraviolettbestrahlung unter Verwendung einer Lampenleistung von 118 Watt/cm und einer Bestrahlungsrate von 30,5 Meter pro Minute ausgesetzt, wobei die Belagsbildung partiell gelierte. Die Siliciumcarbidschleifkörner wurden dann elektrostatisch auf die mit der Belagsbildung beschichtete Papierunterlage gefällt. Die mit der partiell gelierten Belagsbildung überzogene, mit Schleifkörnern beschichtete Unterlage wurde 30 Minuten auf 115ºC erhitzt, wobei die Belagsbildung partiell gehärtet wurde. Über die partiell gehärtete Belagsbildung wurde dann der Leimbelag aufgetragen, wobei unter Verwendung eines Walzenbeschichters ein Gewicht von 12,5 g/m² erzielt wurde. Das Gebilde wurde dann weitere 70 Minuten auf 115ºC erhitzt, wobei die Belagsbildung und der Leimbelag vollständig ausgehärtet wurden.For the example, the coating was applied using a roll coater to achieve a weight of 10.5 g/m², then exposed to ultraviolet irradiation using a lamp power of 118 watts/cm and an irradiation rate of 30.5 meters per minute, whereby the coating partially gelled. The silicon carbide abrasive grains were then electrostatically precipitated onto the coating coated paper backing. The partially gelled coating coated abrasive grain coated backing was heated to 115°C for 30 minutes, whereby the coating partially cured. The size coating was then applied over the partially cured coating to achieve a weight of 12.5 g/m² using a roll coater. The structure was then heated to 115ºC for a further 70 minutes, during which the coating and the glue coating were completely cured.
Ein Test der Abschleifleistung wurde unter Verwendung eines standardisierten Abschleiftestapparats, der unter der Handelsbezeichnung "Schiefer" bekannt ist, durchgeführt. Das vorstehend hergestellte beschichtete Schleifmittel wurde, nachdem es vollständig ausgehärtet war, in eine 10,2 cm Scheibe geschnitten, mit einem druckempfindlichen Klebstoff an ein Schaumstützpolster befestigt und an den Apparat angebracht. Bei der Prüfüng rotierte ein Werkstück, wobei es gegen das stationäre beschichtete Schleifmittel gedrückt wurde.A test of abrasive performance was conducted using a standardized abrasive test apparatus known under the trade name "Slate." The coated abrasive prepared above, after fully cured, was cut into a 4" disk, attached to a foam backing pad with a pressure sensitive adhesive, and mounted on the apparatus. During the test, a workpiece was rotated while being pressed against the stationary coated abrasive.
Ein Versuchswerkstück wurde am Anfang und nach 500 Periodenintervallen der Rotation gewogen, wobei der kumulative Gewichtsverlust in Gramm des Werkstücks bestimmt wurde. In diesem Fall war das Werkstück eine Polymethylmethacrylatscheibe mit 10,2 cm Durchmesser, die als Nachahmung einer bemalten Oberfläche hergestellt wurde. Der kumulative Schliffanteil wird in Tabelle 21 angegeben.A test workpiece was weighed at the beginning and after 500 cycles of rotation and the cumulative weight loss in grams of the workpiece was determined. In this case, the workpiece was a 10.2 cm diameter polymethyl methacrylate disk made to imitate a painted surface. The cumulative grinding percentage is given in Table 21.
Zum Vergleich wurde eine Kontrolle mit den gleichen Schleifkörnern und dem gleichen Leimbelag hergestellt.For comparison, a control was produced with the same abrasive grains and the same adhesive coating.
Die Belagsbildung für die Kontrolle enthielt 44,8% Epoxidharz ("EPON 871"), 22,6% einer 85%/15%-Lösung des Härtungsmittels/Lösungsmittels ("Versacure"/"Hi- Sol 10"), 0,4% Netzmittellösung (10% Rheologieverdünner "Modaflow", 90% Lösungsmittel "Hi-Sol 10") und 32,2% Lösungsmittel ("Hi-Sol 10"). Nach 2500 Perioden des Prüfüngsapparates ("Schiefer") wurde ein kumulativer Schliff von nur 1,9 g erzielt. Tabelle 20 (Beispiel 31) Zusammensetzung der Belagsbildung (Gew.-%) Zusammensetzung des Leimbelags (Gew.-%) phenolisches Standardharz (43%) Tetraethylenglykoldiacrylat (32%) Polyethylenglykol (Molgewicht = 600) (20%) Härtungsmittel (Handelsbezeichnung "Irgacure 651") (1,5%) Netzmittel (Handelsbezeichnung "Silwet L-7604) (0,25%) Netzmittel (Handelsbezeichnung "Interwet") (0,25%) Reaktivverdünner HEEU (Handelsbezeichnung "UCAR RD-65-2") (3,0%) Epoxidharz (Handelsbezeichnung "EPON 828") (35%) Polyamidhärtungsmittel (Handelsbezeichnung "Versacure 125 SC85") (41,2%) Lösungsmittel (Handelsbezeichnung (20%) "Hi-Sol 10") (23,3%) Netzmittel (10%ige Lösung von "Modaflow" in "Hi-Sol 10" Lösungsmittel) (0,5%) Tabelle 21. Abschleifleistung Perioden Kumulativer Schliff (g)The control deposit contained 44.8% epoxy resin ("EPON 871"), 22.6% of an 85%/15% solution of the hardener/solvent ("Versacure"/"Hi-Sol 10"), 0.4% wetting agent solution (10% rheology thinner "Modaflow", 90% solvent "Hi-Sol 10") and 32.2% solvent ("Hi-Sol 10"). After 2500 periods of the test apparatus ("Schiefer"), a cumulative cut of only 1.9 g was achieved. Table 20 (Example 31) Composition of the coating formation (wt. %) Composition of the glue coating (wt. %) Phenolic standard resin (43%) Tetraethylene glycol diacrylate (32%) Polyethylene glycol (molecular weight = 600) (20%) Hardener (trade name "Irgacure 651") (1.5%) Wetting agent (trade name "Silwet L-7604) (0.25%) Wetting agent (trade name "Interwet") (0.25%) Reactive thinner HEEU (trade name "UCAR RD-65-2") (3.0%) Epoxy resin (trade name "EPON 828") (35%) Polyamide hardener (trade name "Versacure 125 SC85") (41.2%) Solvent (trade name (20%) "Hi-Sol 10") (23.3%) Wetting agent (10% solution of "Modaflow" in "Hi-Sol 10" solvent) (0.5%) Table 21. Grinding performance Periods Cumulative grinding (g)
Um die Verminderung der Formaldehydemissionen aus den beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen unter Verwendung von Reaktivverdünnern, wie alkylsubstituierten 2-Aminoalkoholen, β-Ketoalkylamiden und Nitroalkanen zu bestimmen, wurden 2,0 g Proben der Zusammensetzungen L und M und der Beispiele 32-37, wie in Tabelle 22 angegeben, 13 Minuten in einen Ofen bei 150ºC gelegt. Unter Verwendung des unter dem Warenzeichen "Interscan" Modell # 1160 bekannten Formaldehyddetektors wurden, wie in den vorstehenden Beispielen G-I und 16-21, die relative Formaldehydabgabe für die Zusammensetzungen der Beispiele L und M und 32-37 durch Addieren der Bereiche unterhalb der Kurven bei 15 Sekunden Intervallen bestimmt, wobei der gesamte Bereich unter jeder Kurve erhalten wird, diese Summe mit der verstrichenen Gesamtzeit multipliziert und durch den Wert dividiert wird, der für die Kontrolle erhalten wurde. Die relativen Formaldehydabgaben sind in Tabelle 23 angegeben. Die Figuren 8 und 9 zeigen graphisch, daß erhöhte Mengen von 2-Amino-2-methyl-1-propanol (AMP, Fig. 8), β-Ketobutyramid (BKB, Fig. 9) und Nitromethan (NM, Fig. 10) die Formaldehydemission, verglichen mit Lösungen, die die Reaktivverdünner nicht enthalten, wesentlich verminderten. Tabelle 22 Beispielsbezeichnung phenolisches Harz, Anteile (75% Feststoffe)* Reaktivverdünner, Alkalischer Katalysator (als 50%ige NaOH), Anteile * das gleiche Harz, das in den Beispielen G-I und 16-21 verwendet wurde. Tabelle 23 Beispielsbezeichnung Relative Formaldehydemissionen Vergleichsbeispiel BeispielTo determine the reduction in formaldehyde emissions from the coatable, thermally curable binder prepolymer solutions using reactive diluents such as alkyl substituted 2-amino alcohols, β-ketoalkylamides and nitroalkanes, 2.0 g samples of Compositions L and M and Examples 32-37 as shown in Table 22 were placed in an oven at 150°C for 13 minutes. Using the formaldehyde detector known under the trademark "Interscan" Model #1160, as in Examples GI and 16-21 above, the relative formaldehyde release for the compositions of Examples L and M and 32-37 was determined by adding the areas under the curves at 15 second intervals to obtain the total area under each curve, multiplying this sum by the total elapsed time and dividing by the value obtained for the control. The relative formaldehyde emissions are given in Table 23. Figures 8 and 9 show graphically that increased amounts of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP, Fig. 8), β-ketobutyramide (BKB, Fig. 9) and nitromethane (NM, Fig. 10) significantly reduced the formaldehyde emission compared to solutions not containing the reactive diluents. Table 22 Example Name Phenolic Resin, Amounts (75% solids)* Reactive Diluent, Alkaline Catalyst (as 50% NaOH), Amounts * the same resin used in Examples GI and 16-21. Table 23 Example designation Relative formaldehyde emissions Comparative example Example
Das Vergleichsbeispiel N war eine mikrodünne beschichtete Schleifscheibe, die unter den Handelsbezeichnungen "Imperial" "Wetordry" 1200 414Q von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota erhältlich ist.Comparative Example N was a micro-thin coated grinding wheel available under the trade designations "Imperial" "Wetordry" 1200 414Q from Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota.
Das Vergleichsbeispiel O war eine beschichtete Schleifscheibe, die unter der Handelsbezeichnung "Nikken" Sorte CC 1200-Cw von Nihonkenshi Company, Ltd., Japan erhältlich ist.Comparative Example O was a coated grinding wheel available under the trade name "Nikken" Grade CC 1200-Cw from Nihonkenshi Company, Ltd., Japan.
Das Vergleichsbeispiel P enthielt Belagsbildungs- und Leimharze, die in Tabelle 25 aufgeführt sind, und besaß eine Papierunterlage.Comparative Example P contained coating and sizing resins listed in Table 25 and had a paper backing.
Siliciumcarbid der Sorte 1200 enthaltende Schleifmittel mit einer Papierunterlage wurden im Laboratorium hergestellt, wobei die Mischungen des phenolischen Resolharzes und des unter der Handelsbezeichnung "Jeffamine" bekannten Reaktivverdünners als Belagsbildungs- und Leimharze gegenüber Standardepoxidharzen beurteilt wurden. Für alle Versuchspartien der Siliciumcarbidschleifkörner der Sorte 1200 wurde ein Aufbau mit einer mineralischen Einzelschicht verwendet. Die Partien wurden mit den Vergleichsbeispielen N und O verglichen. Es wurden drei Mischungen der Belagsbildungs- und Leimharze des phenolischen Resolharzes/Reaktivverdünners ausgewertet. Die Zusammensetzungen der Mischungen sind in Tabelle 24 angegeben. Bei der Herstellung der Harze der Tabelle 24 wurde zu dem phenolischen Harz vor der Zugabe des Reaktivverdünners etwas Wasser zugefügt und eine zusätzliche Wassermenge wurde zur Einstellung des Feststoffgehalts zugegeben. Es wurde nicht extern erwärmt.Paper-backed abrasives containing Grade 1200 silicon carbide were prepared in the laboratory using blends of the phenolic resole resin and the reactive thinner known under the trade name "Jeffamine" as deposit and sizing resins versus standard epoxy resins. A single mineral layer construction was used for all test batches of Grade 1200 silicon carbide abrasive grains. The batches were compared with Comparative Examples N and O. Three blends of the deposit and sizing resins of the phenolic resole resin/reactive thinner were evaluated. The compositions of the blends are given in Table 24. In preparing the resins in Table 24, some water was added to the phenolic resin prior to adding the reactive thinner and an additional amount of water was added to adjust the solids content. It was not heated externally.
Die Mischungen wurden zur Herstellung der in Tabelle 25 angegebenen Beispiele verwendet. Die Vergleichsbeispiele D und E wurden unter Verwendung des unter der Handelsbezeichnung "Aromatic 100" bekannten Lösungsmittels auf die gewünschten Feststoffprozentgehalte eingestellt. Die phenolischen Resolharze, die durch den Reaktivverdünner modifiziert wurden, wurden unter Verwendung von lediglich Leitungswasser auf die gewünschten Feststoffprozentgehalte eingestellt. Alle Proben wurden unter Verwendung des Schiefer-Tests im feuchten Medium an Acrylscheiben geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 26, zusammen mit Untersuchungsdaten für die Vergleichsbeispiele A und B, angegeben. Tabelle 24 Bestandteil Versuchsharz A (Belagsbildung) Versuchsharz B (Belagsbildungs- und Leimharz) Versuchsharz C (Leimharz) Vergleichsharz Phenolisches Resolharz Jeffamine Reaktivverdünner Jeffamine EDR-148 Reaktivverdünner Silan Silwet Interwet Wasser EPON 871 Epoxidhard Versamid 125 Modaflow Aromatic 100 EPON 828 Epoxidharz auf 45% Feststoffe oder 48% (Leim) Tabelle 25 Beispiel Belagsbildungsklebstoff (% Feststoffe) Belagsbildungsgewicht (g/m²) Mineral Mineralgewicht (g/m²) Leimkleber Leimgewicht (g/m²) Vergleichsharz Versuchsharz SiC Sorte Tabelle 26. Kumulativer Schliff (g) Beispiel Schliff nach PeriodenThe blends were used to prepare the examples given in Table 25. Comparative Examples D and E were adjusted to the desired percent solids using the solvent known under the trade designation "Aromatic 100". The phenolic resole resins modified by the reactive diluent were adjusted to the desired percent solids using only tap water. All samples were tested using the wet medium slate test on acrylic panels. The results are given in Table 26, along with test data for Comparative Examples A and B. Table 24 Component Test resin A (coating formation) Test resin B (coating formation and glue resin) Test resin C (glue resin) Comparison resin Phenolic resole resin Jeffamine Reactive thinner Jeffamine EDR-148 Reactive thinner Silane Silwet Interwet Water EPON 871 Epoxidhard Versamid 125 Modaflow Aromatic 100 EPON 828 Epoxy resin to 45% Solids or 48% (glue) Table 25 Example of coating adhesive (% solids) Coating weight (g/m²) Mineral Mineral weight (g/m²) Glue adhesive Glue weight (g/m²) Comparison resin Test resin SiC grade Table 26. Cumulative cut (g) Example cut by periods
Nach der Schiefer-Schliffprüfung am Anfang wurden Proben aus den Versuchs- und Kontrollbeispielen 20 Stunden bei Raumtemperatur in Wasser durchtränkt und der Schliff und die Politur erneut geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 27 angegeben. Tabelle 27 Beispiel 500 Perioden-Politur (Rtm) 2500 Perioden-Schliff (g)After After the initial slate cut test, samples from the test and control samples were soaked in water at room temperature for 20 hours and the cut and polish were retested. The results are shown in Table 27. Table 27 Example 500 Period polish (Rtm) 2500 Period grind (g)
Die Beispiele 44 bis 47 zeigen den Nutzen der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung einer Schleifscheibe mit einer Papierunterlage mit Al&sub2;O&sub3; der Sorte P-400. Die Harzzusammensetzungen sind in Tabelle 28 angegeben, wobei der Reaktivverdünner wieder zugegeben wurde, nachdem zu dem phenolischen Harz etwas Wasser zugesetzt wurde. Die Schleifscheiben 44-47 besaßen die in Tabelle 29 beschriebene Konstruktion. Der kumulative Schiefer-Schliff für diese Beispiele wird in Tabelle 30 angegeben. Bei den Beispielen, die den Reaktivverdünner enthalten, ist ein durchweg verbesserter Schliff des Schleifmittels ersichtlich. Tabelle 28 Bestandteil Vergleichsharz Versuchsharz Epon 828 Epoxidharz Phenolisches Resolharz (75% Feststoffe) Versacure (85% Feststoffe in Aromatic 100) Interwet Ethylcellosolve Modaflow Aromatic 100 Wasser Jeffamine ED600 Silwet L-7604 Interwet auf 68% Feststoffe Tabelle 29 Beispiel Belagsbildungsklebstoff (% Feststoffe) Belagsbildungsgewicht g/m² Mineralgewicht g/m² Leimklebstoff (% Feststoffe) Leimgewicht g/m² Harz Tabelle 30 Beispiel Schliff nach Perioden,Examples 44-47 demonstrate the utility of the present invention in making a grinding wheel with a paper backing containing P-400 grade Al₂O₃. The resin compositions are given in Table 28 with the reactive diluent added back after some water was added to the phenolic resin. Grinding wheels 44-47 had the construction described in Table 29. The cumulative slate cut for these examples is given in Table 30. In the examples containing the reactive diluent, a consistently improved cut of the abrasive is evident. Table 28 Component Comparison resin Test resin Epon 828 Epoxy resin Phenolic resole resin (75% solids) Versacure (85% solids in Aromatic 100) Interwet Ethylcellosolve Modaflow Aromatic 100 Water Jeffamine ED600 Silwet L-7604 Interwet to 68% solids Table 29 Example Coating Adhesive (% solids) Coating Weight g/m² Mineral Weight g/m² Glue Adhesive (% solids) Glue Weight g/m² Resin Table 30 Example cut according to periods,
Das Vergleichsbeispiel Q und das Beispiel 48 veranschaulichen die Herstellung eines beschichteten Schleifmittels der Erfindung umfassend ein phenolisches Resolharz, ein ethylenisch ungesättigtes Monomer und einen Reaktivverdünner.Comparative Example Q and Example 48 illustrate the preparation of a coated abrasive of the invention comprising a phenolic resole resin, an ethylenically unsaturated monomer and a reactive diluent.
Ein beschichtetes Schleifmittel wurde mit einer Unterlage aus Papier mit Gewicht "A" und unter Anwendung von Siliciumcarbidschleifkörnem der Sorte 1200 hergestellt. Das Vergleichsbeispiel Q wurde mit dem Vergleichsharz D (Tabelle 24) für das Belagsbildungsharz und dem Vergleichsharz E (Tabelle 24) für das Leimharz hergestellt. Die Belagsbildungs- und Leimharze für Beispiel 48 sind in Tabelle 31 angegeben. Zu dem phenolischen Harz wurde vor der Zugabe des Reaktivverdünners etwas Wasser zugesetzt. Es wurde nicht extern erwärmt. Tabelle 31 Bestandteil Belagsbildungsharz für Beispiel 48 Leimharz phenolisches Resolharz Irgacure 651 Interwet Jeffamine Silwet L7604 Wasser auf 180 Centipoise auf 50 Centipoise (68% Feststoffe) (60% Feststoffe)A coated abrasive was prepared using an "A" weight paper backing and grade 1200 silicon carbide abrasive grains. Comparative Example Q was prepared using Comparative Resin D (Table 24) for the coating resin. and the comparative resin E (Table 24) for the sizing resin. The deposit formation and sizing resins for Example 48 are given in Table 31. Some water was added to the phenolic resin before the addition of the reactive diluent. It was not heated externally. Table 31 Component Scale Forming Resin for Example 48 Glue Resin Phenolic Resole Resin Irgacure 651 Interwet Jeffamine Silwet L7604 Water to 180 centipoise to 50 centipoise (68% solids) (60% solids)
Nachdem die Harze 25ºC erreichten, wurde die Viskosität unter Verwendung eines Brookfield Viskosimeters, Spindel Nummer 2 bei 60 rpm, für das Belagsbildungsharz bei 25ºC und für das Leimharz bei 30ºC, gemessen. Die verschiedenen Beschichtungsgewichte sind in Tabelle 32 angegeben. Die Belagsbildung wurde dann auf die Papierunterlage aufgetragen. Das Gebilde für Beispiel 48 wurde 0,5 Sekunden einer 300 Watt/inch UV-Lampe ausgesetzt, wobei eine partielle Härtung erfolgte. Danach wurden Siliciumcarbidschleifkörner elektrostatisch auf die Belagsbildung für Beispiel 48 und das Vergleichsbeispiel Q beschichtet und die Gebilde wurden 30 Minuten auf 115ºC erhitzt, wobei eine partielle Härtung der Belagsbildungen bewirkt wurde. Anschließend wurde aufjedes Gebilde der Leimbelag aufgetragen und die erhaltenen Zusammensetzungen weitere 70 Minuten auf 115ºC erhitzt, wobei das Aushärten beendet wurde. Die erhaltenen beschichteten Schleifmittel wurden unter Verwendung des Schiefer-Tests im feuchten Milieu auf den kumulativen Schliff geprüft. Die Ergebnisse, die den Vergleich dieses Beispiels mit dem Vergleichsbeispiel N und dem Vergleichsbeispiel O zeigen, sind in Tabelle 33 angegeben. Tabelle 32 Beispiel Belagsbildungsgewicht g/m² Mineralgewicht g/m² Leimgewicht g/m² Vergleichsbeispiel Tabelle 33. Schiefer-Schliff Beispiel Kumulativer Schliff bei 500 Peioden, g Vergleichsbeispiel NAfter the resins reached 25°C, the viscosity was measured using a Brookfield viscometer, spindle number 2 at 60 rpm, for the deposit forming resin at 25°C and for the size resin at 30°C. The various coating weights are given in Table 32. The deposit was then coated onto the paper backing. The structure for Example 48 was exposed to a 300 watt/inch UV lamp for 0.5 second to partially cure. Silicon carbide abrasive grains were then electrostatically coated onto the deposits for Example 48 and Comparative Example Q and the structures were heated at 115°C for 30 minutes to partially cure the deposits. The size coat was then coated onto each structure and the resulting compositions heated at 115°C for an additional 70 minutes to complete cure. The resulting coated abrasives were tested for cumulative cut using the wet slate test. The results showing the comparison of this example with Comparative Example N and Comparative Example O are given in Table 33. Table 32 Example Coating weight g/m² Mineral weight g/m² Glue weight g/m² Comparative example Table 33. Slate cut example Cumulative cut at 500 periods, g Comparative example N
Diese Arbeit liefert den Nachweis, daß Schleifmittel, die mit beschichtungsfähigen, thermisch härtbaren Bindemittelprepolymerlösungen hergestellt wurden, eine ebenso gute oder bessere Leistungsfähigkeit, mit verminderten Formaldehydemissionen, als vorher bekannte Schleifmittel besitzen.This work provides evidence that abrasives made with coatable, thermally curable binder prepolymer solutions have as good or better performance, with reduced formaldehyde emissions, than previously known abrasives.
Claims (29)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US82399892A | 1992-01-22 | 1992-01-22 | |
| US07/893,918 US5178646A (en) | 1992-01-22 | 1992-06-04 | Coatable thermally curable binder presursor solutions modified with a reactive diluent, abrasive articles incorporating same, and methods of making said abrasive articles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69300304D1 DE69300304D1 (en) | 1995-09-07 |
| DE69300304T2 true DE69300304T2 (en) | 1996-01-25 |
Family
ID=27124778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69300304T Expired - Lifetime DE69300304T2 (en) | 1992-01-22 | 1993-01-21 | Coverable, heat-curable solutions made from a prepolymer binder modified with reactive thinner. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5178646A (en) |
| EP (1) | EP0552762B1 (en) |
| JP (1) | JP3626506B2 (en) |
| KR (1) | KR930016505A (en) |
| AU (1) | AU655094B2 (en) |
| BR (1) | BR9300265A (en) |
| CA (1) | CA2087079A1 (en) |
| DE (1) | DE69300304T2 (en) |
Families Citing this family (103)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5437754A (en) | 1992-01-13 | 1995-08-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive article having precise lateral spacing between abrasive composite members |
| US5435816A (en) * | 1993-01-14 | 1995-07-25 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of making an abrasive article |
| US5633308A (en) * | 1993-02-16 | 1997-05-27 | Gor Corporation | Polyester-resin coating and drum liner made therefrom |
| BR9307823A (en) * | 1993-03-12 | 1995-11-14 | Minnesota Mining & Mfg | Stone and abrasive article refining process |
| KR100327295B1 (en) * | 1993-05-26 | 2002-08-13 | 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니 | How to polish the surface of processing member |
| US5549962A (en) * | 1993-06-30 | 1996-08-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Precisely shaped particles and method of making the same |
| US5458962A (en) * | 1993-08-11 | 1995-10-17 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Nonwoven surface treating articles and methods of making and using same |
| CN1067315C (en) * | 1993-09-13 | 2001-06-20 | 美国3M公司 | Abrasive article, method of manufacture of same, method of using same for finishing, and a production tool |
| US5658184A (en) * | 1993-09-13 | 1997-08-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Nail tool and method of using same to file, polish and/or buff a fingernail or a toenail |
| FR2709988A1 (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-24 | Apf Sa | Method of coating impact-sensitive surfaces with at least one hard and particulate material applied by spraying, and means for using the pieces obtained |
| US5523152A (en) * | 1993-10-27 | 1996-06-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Organic compounds suitable as reactive diluents, and binder precursor compositions including same |
| US5667842A (en) * | 1993-10-27 | 1997-09-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive articles incorporating addition polymerizable resins and reactive diluents, and methods of making said abrasive articles |
| US5632668A (en) * | 1993-10-29 | 1997-05-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method for the polishing and finishing of optical lenses |
| CA2134156A1 (en) * | 1993-11-22 | 1995-05-23 | Thomas P. Klun | Coatable compositions, abrasive articles made therefrom, and methods of making and using same |
| US5580647A (en) * | 1993-12-20 | 1996-12-03 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive articles incorporating addition polymerizable resins and reactive diluents |
| WO1995022436A1 (en) * | 1994-02-22 | 1995-08-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive article, a method of making same, and a method of using same for finishing |
| US5591239A (en) * | 1994-08-30 | 1997-01-07 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Nonwoven abrasive article and method of making same |
| US5681361A (en) * | 1996-01-11 | 1997-10-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of making an abrasive article and abrasive article produced thereby |
| US5919549A (en) * | 1996-11-27 | 1999-07-06 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive articles and method for the manufacture of same |
| JP3588967B2 (en) * | 1997-04-03 | 2004-11-17 | チッソ株式会社 | Splittable composite fiber |
| US6524681B1 (en) | 1997-04-08 | 2003-02-25 | 3M Innovative Properties Company | Patterned surface friction materials, clutch plate members and methods of making and using same |
| US6194317B1 (en) | 1998-04-30 | 2001-02-27 | 3M Innovative Properties Company | Method of planarizing the upper surface of a semiconductor wafer |
| US8092707B2 (en) | 1997-04-30 | 2012-01-10 | 3M Innovative Properties Company | Compositions and methods for modifying a surface suited for semiconductor fabrication |
| US6121143A (en) * | 1997-09-19 | 2000-09-19 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive articles comprising a fluorochemical agent for wafer surface modification |
| US5954907A (en) * | 1997-10-07 | 1999-09-21 | Avery Dennison Corporation | Process using electrostatic spraying for coating substrates with release coating compositions, pressure sensitive adhesives, and combinations thereof |
| US5928394A (en) * | 1997-10-30 | 1999-07-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Durable abrasive articles with thick abrasive coatings |
| US6217432B1 (en) | 1998-05-19 | 2001-04-17 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive article comprising a barrier coating |
| US6238449B1 (en) | 1998-12-22 | 2001-05-29 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive article having an abrasive coating containing a siloxane polymer |
| US6312484B1 (en) | 1998-12-22 | 2001-11-06 | 3M Innovative Properties Company | Nonwoven abrasive articles and method of preparing same |
| JP2002533520A (en) * | 1998-12-22 | 2002-10-08 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Acrylic oligomer / thermoplastic polyamide presize coating for abrasive article substrate |
| US6239049B1 (en) | 1998-12-22 | 2001-05-29 | 3M Innovative Properties Company | Aminoplast resin/thermoplastic polyamide presize coatings for abrasive article backings |
| US6713414B1 (en) | 2000-05-04 | 2004-03-30 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US6579570B1 (en) | 2000-05-04 | 2003-06-17 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US7276459B1 (en) | 2000-05-04 | 2007-10-02 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US6423804B1 (en) | 1998-12-31 | 2002-07-23 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive hard water dispersible polymers and applications therefor |
| US7018496B1 (en) | 1999-04-26 | 2006-03-28 | 3M Innovative Properties Company | Curable mechanical fasteners |
| US6548592B1 (en) | 2000-05-04 | 2003-04-15 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US6429261B1 (en) | 2000-05-04 | 2002-08-06 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US7101612B2 (en) * | 2000-05-04 | 2006-09-05 | Kimberly Clark Worldwide, Inc. | Pre-moistened wipe product |
| US6599848B1 (en) | 2000-05-04 | 2003-07-29 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US6835678B2 (en) | 2000-05-04 | 2004-12-28 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion sensitive, water-dispersible fabrics, a method of making same and items using same |
| US6683143B1 (en) | 2000-05-04 | 2004-01-27 | Kimberly Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US6653406B1 (en) | 2000-05-04 | 2003-11-25 | Kimberly Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US6815502B1 (en) | 2000-05-04 | 2004-11-09 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersable polymers, a method of making same and items using same |
| US6444214B1 (en) | 2000-05-04 | 2002-09-03 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ion-sensitive, water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US6492458B1 (en) | 2000-05-16 | 2002-12-10 | Arizona Chemical Company | Polyalkyleneoxydiamine polyamides useful for formulating inks for phase-change jet printing |
| US6399713B1 (en) | 2001-01-24 | 2002-06-04 | Arizona Chemical Company | Hydrocarbon-terminated polyether-polyamide block copolymers and uses thereof |
| US6870011B2 (en) * | 2001-01-24 | 2005-03-22 | Arizona Chemical Company | Hydrocarbon-terminated polyether-polyamide block copolymers and uses thereof |
| US6586529B2 (en) | 2001-02-01 | 2003-07-01 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Water-dispersible polymers, a method of making same and items using same |
| US20030032352A1 (en) * | 2001-03-22 | 2003-02-13 | Yihua Chang | Water-dispersible, cationic polymers, a method of making same and items using same |
| US6897168B2 (en) | 2001-03-22 | 2005-05-24 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Water-dispersible, cationic polymers, a method of making same and items using same |
| US6908966B2 (en) | 2001-03-22 | 2005-06-21 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Water-dispersible, cationic polymers, a method of making same and items using same |
| US6828014B2 (en) | 2001-03-22 | 2004-12-07 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Water-dispersible, cationic polymers, a method of making same and items using same |
| US7070854B2 (en) | 2001-03-22 | 2006-07-04 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Water-dispersible, cationic polymers, a method of making same and items using same |
| US6552160B2 (en) | 2001-05-14 | 2003-04-22 | Arizona Chemical Company | Ester-terminated poly(ester-amides) useful for formulating transparent gels in low polarity fluids |
| US6572666B1 (en) | 2001-09-28 | 2003-06-03 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive articles and methods of making the same |
| US6949128B2 (en) * | 2001-12-28 | 2005-09-27 | 3M Innovative Properties Company | Method of making an abrasive product |
| US6846232B2 (en) | 2001-12-28 | 2005-01-25 | 3M Innovative Properties Company | Backing and abrasive product made with the backing and method of making and using the backing and abrasive product |
| US7317063B2 (en) * | 2003-03-07 | 2008-01-08 | Angus Chemical Company | Phenolic resins |
| WO2007106593A2 (en) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Ceres, Inc. | Nucleotide sequences and corresponding polypeptides conferring an altered flowering time in plants |
| US6843815B1 (en) | 2003-09-04 | 2005-01-18 | 3M Innovative Properties Company | Coated abrasive articles and method of abrading |
| EP1535700A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-01 | Sika Tivoli GmbH | Composite abrasive article |
| US10316616B2 (en) | 2004-05-28 | 2019-06-11 | Schlumberger Technology Corporation | Dissolvable bridge plug |
| US7344575B2 (en) * | 2005-06-27 | 2008-03-18 | 3M Innovative Properties Company | Composition, treated backing, and abrasive articles containing the same |
| US7344574B2 (en) | 2005-06-27 | 2008-03-18 | 3M Innovative Properties Company | Coated abrasive article, and method of making and using the same |
| US8567494B2 (en) * | 2005-08-31 | 2013-10-29 | Schlumberger Technology Corporation | Well operating elements comprising a soluble component and methods of use |
| US8770261B2 (en) | 2006-02-09 | 2014-07-08 | Schlumberger Technology Corporation | Methods of manufacturing degradable alloys and products made from degradable alloys |
| FR2912038A1 (en) | 2007-02-07 | 2008-08-08 | Michelin Soc Tech | HIGH PERFORMANCE SPORT SHOE |
| JP2010538154A (en) * | 2007-09-21 | 2010-12-09 | サン ゴバン アブレシブ インコーポレーティド | Coatings for phenolic resin formulations and abrasive products |
| EP2200780B1 (en) | 2007-09-24 | 2011-05-04 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive products including active fillers |
| FR2921667B1 (en) * | 2007-10-01 | 2012-11-09 | Saint Gobain Abrasives Inc | LIQUID RESIN COMPOSITION FOR ABRASIVE ARTICLES |
| FR2930948B1 (en) | 2008-05-06 | 2013-07-12 | Saint Gobain Abrasives Inc | LIQUID RESIN COMPOSITION WITHOUT FORMALDEHYDE FOR ABRASIVE ARTICLES |
| WO2012082395A2 (en) | 2010-12-14 | 2012-06-21 | 3M Innovative Properties Company | Self-contained fibrous buffing article |
| ES2642370T3 (en) | 2011-06-14 | 2017-11-16 | 3M Innovative Properties Company | Full fibrous polisher article |
| FR2983758B1 (en) | 2011-12-13 | 2015-11-27 | Saint Gobain Abrasives Inc | AQUEOUS RESIN COMPOSITION FOR ABRASIVE ARTICLES AND RESULTING ARTICLES. |
| US10414023B2 (en) | 2013-03-29 | 2019-09-17 | 3M Innovative Properties Company | Nonwoven abrasive articles and methods of making the same |
| WO2015038401A1 (en) | 2013-09-16 | 2015-03-19 | 3M Innovative Properties Company | Nonwoven abrasive article with wax antiloading compound and method of using the same |
| JP6637431B2 (en) | 2014-02-14 | 2020-01-29 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Abrasive article and method of using the same |
| US9873180B2 (en) | 2014-10-17 | 2018-01-23 | Applied Materials, Inc. | CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes |
| US10399201B2 (en) | 2014-10-17 | 2019-09-03 | Applied Materials, Inc. | Advanced polishing pads having compositional gradients by use of an additive manufacturing process |
| CN113579992A (en) | 2014-10-17 | 2021-11-02 | 应用材料公司 | CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing process |
| US10875153B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-12-29 | Applied Materials, Inc. | Advanced polishing pad materials and formulations |
| US11745302B2 (en) | 2014-10-17 | 2023-09-05 | Applied Materials, Inc. | Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process |
| US9776361B2 (en) | 2014-10-17 | 2017-10-03 | Applied Materials, Inc. | Polishing articles and integrated system and methods for manufacturing chemical mechanical polishing articles |
| US10875145B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-12-29 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads produced by an additive manufacturing process |
| US10821573B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-11-03 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads produced by an additive manufacturing process |
| US9931731B2 (en) * | 2014-12-23 | 2018-04-03 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Compressed polymer impregnated backing material abrasive articles incorporating same, and processes of making and using |
| CN105171627B (en) * | 2015-09-01 | 2018-12-04 | 河南科技学院 | A kind of elastic layer and preparation method thereof of Roll-to-Roll chemical-mechanical polishing mathing concretion abrasive polishing roll |
| US10618141B2 (en) | 2015-10-30 | 2020-04-14 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for forming a polishing article that has a desired zeta potential |
| US10593574B2 (en) | 2015-11-06 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables |
| CN105538180B (en) * | 2015-12-28 | 2017-10-03 | 太仓望虞机械科技有限公司 | A kind of coated abrasives containing Buddha's warrior attendant silk |
| US10391605B2 (en) | 2016-01-19 | 2019-08-27 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process |
| WO2017192426A1 (en) | 2016-05-06 | 2017-11-09 | 3M Innovative Properties Company | Curable composition, abrasive article, and method of making the same |
| CN107350980B (en) * | 2016-05-10 | 2021-02-26 | 圣戈班磨料磨具有限公司 | Abrasive article and method of forming the same |
| US10894905B2 (en) | 2016-08-31 | 2021-01-19 | 3M Innovative Properties Company | Halogen and polyhalide mediated phenolic polymerization |
| US11241711B2 (en) | 2017-03-22 | 2022-02-08 | 3M Innovative Properties Company | Buff-coated article and method of making the same |
| US11471999B2 (en) | 2017-07-26 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods |
| WO2019032286A1 (en) | 2017-08-07 | 2019-02-14 | Applied Materials, Inc. | Abrasive delivery polishing pads and manufacturing methods thereof |
| CN112654655A (en) | 2018-09-04 | 2021-04-13 | 应用材料公司 | Advanced polishing pad formulations |
| US11813712B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-11-14 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads having selectively arranged porosity |
| US11806829B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-11-07 | Applied Materials, Inc. | Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods |
| US11878389B2 (en) | 2021-02-10 | 2024-01-23 | Applied Materials, Inc. | Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ |
| CN114958298B (en) * | 2022-06-14 | 2023-08-01 | 北京林业大学 | High-coating pre-pressing vegetable protein adhesive and preparation method and application thereof |
Family Cites Families (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2015658A (en) * | 1933-01-04 | 1935-10-01 | Stratmore Company | Method of forming abrasive articles |
| US2529712A (en) * | 1947-09-30 | 1950-11-14 | Norton Co | Organic bonded abrasive product |
| US3058819A (en) * | 1959-01-14 | 1962-10-16 | Carborundum Co | Anti-weld additives for coated abrasive bonds |
| CH513112A (en) * | 1968-11-13 | 1971-09-30 | Reichhold Albert Chemie Ag | Process for the preparation of substituted phenols |
| US3817976A (en) * | 1970-09-08 | 1974-06-18 | V Bakul | Binder for cutting particles of abrasive tool |
| US3781172A (en) * | 1970-12-14 | 1973-12-25 | G Kinney | Process for the manufacture of microcrystalline fused abrasives |
| US3887450A (en) * | 1971-02-04 | 1975-06-03 | Dynachem Corp | Photopolymerizable compositions containing polymeric binding agents |
| US3893826A (en) * | 1971-11-08 | 1975-07-08 | Norton Co | Coated abrasive material comprising alumina-zirconia abrasive compositions |
| JPS5034966B2 (en) * | 1972-07-24 | 1975-11-12 | ||
| US3891408A (en) * | 1972-09-08 | 1975-06-24 | Norton Co | Zirconia-alumina abrasive grain and grinding tools |
| US4047903A (en) * | 1972-09-26 | 1977-09-13 | Hoechst Aktiengesellschaft | Process for the production of abrasives |
| US3933936A (en) * | 1973-02-20 | 1976-01-20 | The Dow Chemical Company | Rapid setting adhesive compounds |
| US3862060A (en) * | 1973-10-29 | 1975-01-21 | Monsanto Co | Phenolic resin emulsions comprising a resole resin and a soluble protein |
| DE2604298A1 (en) * | 1975-02-03 | 1976-08-05 | Minnesota Mining & Mfg | WET AND DRY FRICTION ELEMENTS |
| US4318766A (en) * | 1975-09-02 | 1982-03-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Process of using photocopolymerizable compositions based on epoxy and hydroxyl-containing organic materials |
| US4199651A (en) * | 1975-11-03 | 1980-04-22 | General Electric Company | Novel polyetheramide-imide phenolic resin blends |
| US4154724A (en) * | 1976-06-28 | 1979-05-15 | Texaco Development Corp. | Polyether polyureides and resinous compositions therefrom |
| US4102866A (en) * | 1976-10-29 | 1978-07-25 | Texaco Development Corporation | Method of making glycidyl ethers of novolak resins |
| US4108840A (en) * | 1977-04-15 | 1978-08-22 | Ppg Industries, Inc. | Urea-urethane-acrylate radiation curable coating compositions and methods of making same |
| US4165520A (en) * | 1977-10-17 | 1979-08-21 | Xerox Corporation | Video hard copy controller |
| US4226971A (en) * | 1977-12-27 | 1980-10-07 | Texaco Development Corp. | Phenol-aldehyde condensation product with aminoalkylene derivative of a polyoxyalkylenepolyamine |
| US4518397A (en) * | 1979-06-29 | 1985-05-21 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Articles containing non-fused aluminum oxide-based abrasive mineral |
| US4314827A (en) * | 1979-06-29 | 1982-02-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Non-fused aluminum oxide-based abrasive mineral |
| US4311631A (en) * | 1979-09-20 | 1982-01-19 | Delta Oil Products Corporation | Low emission foundry binder system |
| US4285690A (en) * | 1979-11-08 | 1981-08-25 | Sun Chemical Corporation | Novel reactants for crosslinking textile fabrics |
| US4284758A (en) * | 1979-11-08 | 1981-08-18 | Sun Chemical Corp. | Glyoxal/cyclic urea condensates |
| US4345063A (en) * | 1979-11-08 | 1982-08-17 | Sun Chemical Corporation | Glyoxal/cyclic urea condensates |
| US4457766A (en) * | 1980-10-08 | 1984-07-03 | Kennecott Corporation | Resin systems for high energy electron curable resin coated webs |
| US4588419A (en) * | 1980-10-08 | 1986-05-13 | Carborundum Abrasives Company | Resin systems for high energy electron curable resin coated webs |
| US4332586A (en) * | 1980-11-17 | 1982-06-01 | Sun Chemical Corporation | Novel reactants for crosslinking textile fabrics |
| US4515835A (en) * | 1982-12-23 | 1985-05-07 | Rohm And Haas Company | High solids thermosetting coating compositions, cured coatings, coated articles, and processes |
| US4505720A (en) * | 1983-06-29 | 1985-03-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Granular silicon carbide abrasive grain coated with refractory material, method of making the same and articles made therewith |
| US4505712A (en) * | 1983-07-14 | 1985-03-19 | Sun Chemical Corporation | Cyclic urea/glyoxal/polyol condensates and their use in treating textile fabrics and paper |
| GB8322059D0 (en) * | 1983-08-16 | 1983-09-21 | Polymer Tectronics Ltd | Moulding composition |
| GB8404210D0 (en) * | 1984-02-17 | 1984-03-21 | British Petroleum Co Plc | Phenolic resin composition |
| US4574003A (en) * | 1984-05-03 | 1986-03-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Co. | Process for improved densification of sol-gel produced alumina-based ceramics |
| JPS61203185A (en) * | 1985-03-05 | 1986-09-09 | Sunstar Giken Kk | Adhesion improver |
| US4677168A (en) * | 1985-03-29 | 1987-06-30 | Hoy Kenneth L | Water borne high solids coating compositions |
| CA1254238A (en) * | 1985-04-30 | 1989-05-16 | Alvin P. Gerk | Process for durable sol-gel produced alumina-based ceramics, abrasive grain and abrasive products |
| US5039759A (en) * | 1985-08-01 | 1991-08-13 | Technology Corporation United Carbide Chemicals And Plastics | Water borne high solids coating compositions |
| US4652274A (en) * | 1985-08-07 | 1987-03-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Coated abrasive product having radiation curable binder |
| US4770671A (en) * | 1985-12-30 | 1988-09-13 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and yttrium, method of making and using the same and products made therewith |
| US4650838A (en) * | 1986-01-23 | 1987-03-17 | Allied Corporation | Thermosettable modified phenolic resins |
| US4644703A (en) * | 1986-03-13 | 1987-02-24 | Norton Company | Plural layered coated abrasive |
| US4748043A (en) * | 1986-08-29 | 1988-05-31 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Electrospray coating process |
| US4997717A (en) * | 1987-03-27 | 1991-03-05 | Ciba-Geigy Corporation | Photocurable abrasives |
| US4735632A (en) * | 1987-04-02 | 1988-04-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Coated abrasive binder containing ternary photoinitiator system |
| US4786683A (en) * | 1987-05-26 | 1988-11-22 | The Firestone Tire & Rubber Company | Phenolic resin and polyether treated guayule resin |
| US4906774A (en) * | 1987-07-27 | 1990-03-06 | Texaco Inc. | Process for preparing diamines |
| US4802896A (en) * | 1987-12-08 | 1989-02-07 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Modified resins and abrasive articles made with the same as a bond system |
| US4904516A (en) * | 1988-01-12 | 1990-02-27 | Certain Teed Corp | Phenol-formaldehyde resin solution containing water soluble alkaline earth metal salt |
| US4927431A (en) * | 1988-09-08 | 1990-05-22 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Binder for coated abrasives |
| US4903440A (en) * | 1988-11-23 | 1990-02-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive product having binder comprising an aminoplast resin |
| US5055113A (en) * | 1988-11-23 | 1991-10-08 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive product having binder comprising an aminoplast resin |
| US5026405A (en) * | 1990-01-22 | 1991-06-25 | American Cyanamid Company | Bond for abrasive tools |
| US5008336A (en) * | 1990-01-30 | 1991-04-16 | Union Carbide Chemicals And Plastics Technology Corporation | High solids coating compositions |
-
1992
- 1992-06-04 US US07/893,918 patent/US5178646A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-01-11 CA CA002087079A patent/CA2087079A1/en not_active Abandoned
- 1993-01-14 AU AU31198/93A patent/AU655094B2/en not_active Ceased
- 1993-01-21 JP JP00859893A patent/JP3626506B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-21 KR KR1019930000750A patent/KR930016505A/en not_active Abandoned
- 1993-01-21 EP EP93100887A patent/EP0552762B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-21 DE DE69300304T patent/DE69300304T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-22 BR BR9300265A patent/BR9300265A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0552762B1 (en) | 1995-08-02 |
| JPH05279624A (en) | 1993-10-26 |
| AU3119893A (en) | 1993-07-29 |
| CA2087079A1 (en) | 1993-07-23 |
| DE69300304D1 (en) | 1995-09-07 |
| US5178646A (en) | 1993-01-12 |
| KR930016505A (en) | 1993-08-26 |
| AU655094B2 (en) | 1994-12-01 |
| EP0552762A3 (en) | 1993-09-29 |
| EP0552762A2 (en) | 1993-07-28 |
| JP3626506B2 (en) | 2005-03-09 |
| BR9300265A (en) | 1993-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69300304T2 (en) | Coverable, heat-curable solutions made from a prepolymer binder modified with reactive thinner. | |
| DE69303027T2 (en) | Coated abrasives made from coatable urea-aldehyde compositions containing a cocatalyst and methods of making same | |
| DE68911658T2 (en) | Abrasives with a binder containing an aminoplast resin. | |
| DE69207789T2 (en) | Abrasives with a binder containing aminoplast resin | |
| DE69300916T2 (en) | Process for making a coated abrasive. | |
| DE69316371T2 (en) | COATED ABRASIVE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| CA2699943C (en) | Melamine methylol for abrasive products | |
| DE69415174T2 (en) | GRINDING OBJECT | |
| DE68914920T2 (en) | Binder for coated abrasives. | |
| US5551961A (en) | Abrasive articles and methods of making same | |
| EP0696945B1 (en) | Abrasive articles comprising a grinding aid dispersed in a polymeric blend binder | |
| JP4451787B2 (en) | Curable emulsion and abrasive articles therefrom | |
| CA2699942C (en) | Phenolic resin formulation and coatings for abrasive products | |
| US20060041065A1 (en) | Curable compositions and abrasive articles therefrom | |
| JP2001517713A (en) | Abrasive articles containing polymer additives | |
| KR20000010853A (en) | Anti-loading element for polishing supplies | |
| KR100276135B1 (en) | Coated abrasives and manufacturing method thereof | |
| DE69422513T2 (en) | OBJECTS FOR SURFACE TREATMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| US2468056A (en) | Abrasive articles and method of manufacturing the same | |
| US2202765A (en) | Bonding adhesive for an abrasive article such as sandpaper | |
| DE1032524B (en) | Phenolic bonded abrasive article and method for making the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition |